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

Theorem 4001lem3 17113
Description: Lemma for 4001prm 17115. 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 12461 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12457 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12664 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12664 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12197 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12669 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2824 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12259 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12459 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12664 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12664 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12664 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12540 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12458 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12667 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12664 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12664 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12465 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12664 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12664 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12462 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12664 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12664 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12558 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12460 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12664 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12664 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12664 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12466 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12664 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12664 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17112 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17111 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2729 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2729 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2729 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2729 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12729 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11349 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12703 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12703 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12671 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2729 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12454 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11362 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2729 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12274 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11361 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12671 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2752 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2729 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12751 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12271 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12261 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12349 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11183 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12713 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11179 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7399 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11361 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12706 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12454 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11364 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7397 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11362 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2756 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12702 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7397 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11362 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12671 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12702 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11178 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11126 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11179 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7397 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12306 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2752 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12706 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12702 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2729 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12463 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12664 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12664 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2729 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2729 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2729 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12454 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11361 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12327 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2729 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12286 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12771 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11183 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12711 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12464 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12330 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12267 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12772 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11183 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12680 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12707 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11179 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7399 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12739 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12707 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7397 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12740 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2752 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12701 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12454 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11364 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7397 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12702 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12345 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12347 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12713 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11179 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12713 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12713 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12715 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2755 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17039 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12454 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2729 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2729 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12670 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11363 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12713 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12713 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11183 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12196 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11363 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7397 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11362 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2755 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2755 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17040 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12454 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2729 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12713 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12713 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12713 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11183 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12664 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12454 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2729 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12680 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2755 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11438 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2755 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17040 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1540  (class class class)co 7387  0cc0 11068  1c1 11069   + caddc 11071   · cmul 11073  cmin 11405  cn 12186  2c2 12241  3c3 12242  4c4 12243  5c5 12244  6c6 12245  7c7 12246  8c8 12247  9c9 12248  0cn0 12442  cdc 12649   mod cmo 13831  cexp 14026
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145  ax-pre-sup 11146
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-2nd 7969  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-er 8671  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-sup 9393  df-inf 9394  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-nn 12187  df-2 12249  df-3 12250  df-4 12251  df-5 12252  df-6 12253  df-7 12254  df-8 12255  df-9 12256  df-n0 12443  df-z 12530  df-dec 12650  df-uz 12794  df-rp 12952  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13967  df-exp 14027
This theorem is referenced by:  4001prm  17115
  Copyright terms: Public domain W3C validator