MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  4001lem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 4001lem3 17229
Description: Lemma for 4001prm 17231. Calculate a power mod. In decimal, we calculate 2↑1000 = 2↑800 · 2↑200≡2311 · 902 = 521𝑁 + 1 and finally 2↑(𝑁 − 1) = (2↑1000)↑4≡1↑4 = 1. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Mar-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 20-Apr-2015.) (Proof shortened by AV, 16-Sep-2021.)
Hypothesis
Ref Expression
4001prm.1 𝑁 = 4001
Assertion
Ref Expression
4001lem3 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)

Proof of Theorem 4001lem3
StepHypRef Expression
1 4001prm.1 . . 3 𝑁 = 4001
2 4nn0 12542 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12538 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12746 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12746 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12263 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12755 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2861 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12333 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12540 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12746 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12746 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12746 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12621 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12539 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12753 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12746 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12746 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12546 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12746 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12746 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12543 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12746 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12746 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12638 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12541 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12746 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12746 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12746 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12547 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12746 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12746 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17228 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17227 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2765 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2765 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2765 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2765 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12816 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11404 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12790 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12790 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12758 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2765 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12535 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11417 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2765 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12348 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11416 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12758 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2788 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2861 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2765 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12838 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 2t4e8 12429 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
572, 22, 10, 54, 55, 56decmul1 12800 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
58 4cn 12345 . . . . . . . . . . . 12 4 ∈ ℂ
5958mullidi 11233 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6059, 40oveq12i 7431 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6158addridi 11416 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6260, 61eqtri 2788 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6323, 15, 52, 53, 2, 57, 62decrmanc 12793 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6424nn0cni 12535 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6564mul01i 11419 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6665oveq1i 7429 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6748addlidi 11417 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
6866, 67, 503eqtri 2792 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
692, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 63, 68decma2c 12789 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7065oveq1i 7429 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
71 2cn 12335 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
7271addlidi 11417 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7310dec0h 12758 . . . . . . . 8 2 = 02
7470, 72, 733eqtri 2792 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
754, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 69, 74decma2c 12789 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7645mulridi 11232 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
77 ax-1cn 11177 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7877mullidi 11233 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
7978oveq1i 7429 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
80 1p1e2 12383 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8179, 80eqtri 2788 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8223, 15, 15, 53, 15, 76, 81decrmanc 12793 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
835, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 75, 82decma2c 12789 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
84 eqid 2765 . . . . . 6 902 = 902
85 6nn0 12544 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
862, 85deccl 12746 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8786, 10deccl 12746 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
88 eqid 2765 . . . . . . 7 90 = 90
89 eqid 2765 . . . . . . 7 462 = 462
90 eqid 2765 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9186nn0cni 12535 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9291addridi 11416 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
93 4p1e5 12405 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9493, 22eqeltri 2861 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
95 eqid 2765 . . . . . . . . 9 231 = 231
96 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 23 = 23
97 9cn 12360 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
98 9t2e18 12858 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
9997, 71, 98mulcomli 11237 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10015, 19, 10, 99, 80, 39decaddci2 12798 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
101 7nn0 12545 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
102 7p1e8 12408 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
103 3cn 12341 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
104 9t3e27 12859 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10597, 103, 104mulcomli 11237 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10610, 101, 102, 105decsuc 12767 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10710, 26, 15, 96, 30, 19, 10, 100, 106decrmac 12794 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10897mullidi 11233 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
109108, 93oveq12i 7431 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
110 9p5e14 12826 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
111109, 110eqtri 2788 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11227, 15, 94, 95, 30, 2, 15, 107, 111decrmac 12794 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
113108oveq1i 7429 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
114 9p6e15 12827 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
115113, 114eqtri 2788 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11628, 15, 2, 85, 90, 92, 30, 22, 15, 112, 115decmac 12788 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11729nn0cni 12535 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
118117mul01i 11419 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
119118oveq1i 7429 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
120119, 72, 733eqtri 2792 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12130, 3, 86, 10, 88, 89, 29, 10, 3, 116, 120decma2c 12789 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
122 2t2e4 12423 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
123 3t2e6 12425 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12410, 10, 26, 96, 122, 123decmul1 12800 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12571mullidi 11233 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12610, 27, 15, 95, 124, 125decmul1 12800 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12710, 28, 15, 90, 126, 125decmul1 12800 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12829, 31, 10, 84, 10, 87, 121, 127decmul2c 12802 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
12983, 128eqtr4i 2791 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1308, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 129modxai 17154 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13118nn0cni 12535 . . . 4 1000 ∈ ℂ
132 eqid 2765 . . . . 5 1000 = 1000
133 eqid 2765 . . . . . 6 100 = 100
13410dec0u 12757 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13571mul02i 11418 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13610, 16, 3, 133, 134, 135decmul1 12800 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13710, 17, 3, 132, 136, 135decmul1 12800 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
138131, 71, 137mulcomli 11237 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1398nncni 12262 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
140139mul02i 11418 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
141140oveq1i 7429 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14277addlidi 11417 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14378, 142eqtr4i 2791 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
144141, 143eqtr4i 2791 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1458, 9, 18, 14, 15, 15, 130, 138, 144mod2xi 17155 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14613nn0cni 12535 . . . 4 2000 ∈ ℂ
147 eqid 2765 . . . . 5 2000 = 2000
14810, 10, 3, 38, 122, 135decmul1 12800 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
14910, 11, 3, 36, 148, 135decmul1 12800 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15010, 12, 3, 147, 149, 135decmul1 12800 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
151146, 71, 150mulcomli 11237 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1525, 3deccl 12746 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
153152nn0cni 12535 . . . 4 4000 ∈ ℂ
154 eqid 2765 . . . . . 6 4000 = 4000
1555, 3, 142, 154decsuc 12767 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1561, 155eqtr4i 2791 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
157153, 77, 156mvrraddi 11493 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
158151, 157eqtr4i 2791 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1598, 9, 13, 14, 15, 15, 145, 158, 144mod2xi 17155 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1570  (class class class)co 7419  0cc0 11119  1c1 11120   + caddc 11122   · cmul 11124  cmin 11460  cn 12252  2c2 12314  3c3 12315  4c4 12316  5c5 12317  6c6 12318  7c7 12319  8c8 12320  9c9 12321  0cn0 12523  cdc 12731   mod cmo 13924  cexp 14119
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11175  ax-resscn 11176  ax-1cn 11177  ax-icn 11178  ax-addcl 11179  ax-addrcl 11180  ax-mulcl 11181  ax-mulrcl 11182  ax-mulcom 11183  ax-addass 11184  ax-mulass 11185  ax-distr 11186  ax-i2m1 11187  ax-1ne0 11188  ax-1rid 11189  ax-rnegex 11190  ax-rrecex 11191  ax-cnre 11192  ax-pre-lttri 11193  ax-pre-lttrn 11194  ax-pre-ltadd 11195  ax-pre-mulgt0 11196  ax-pre-sup 11197
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-sup 9409  df-inf 9410  df-pnf 11264  df-mnf 11265  df-xr 11266  df-ltxr 11267  df-le 11268  df-sub 11462  df-neg 11463  df-div 11891  df-nn 12253  df-2 12322  df-3 12323  df-4 12324  df-5 12325  df-6 12326  df-7 12327  df-8 12328  df-9 12329  df-n0 12524  df-z 12611  df-dec 12732  df-uz 12883  df-rp 13037  df-fl 13847  df-mod 13925  df-seq 14060  df-exp 14120
This theorem is used by:  4001prm  17231
  Copyright terms: Public domain W3C validator