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

Theorem 4001lem3 17190
Description: Lemma for 4001prm 17192. 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 12572 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12568 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12773 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12773 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12304 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12778 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2840 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12366 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12570 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12773 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12773 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12773 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12650 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12569 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12776 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12773 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12773 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12576 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12773 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12773 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12573 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12773 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12773 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12668 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12571 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12773 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12773 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12773 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12577 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12773 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12773 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17189 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17188 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2740 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2740 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2740 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2740 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12838 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11465 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12812 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12812 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12780 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2740 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12565 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11478 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2740 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12381 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11477 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12780 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2768 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2840 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2740 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2740 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12860 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12378 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12368 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12461 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11299 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12822 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11295 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7460 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11477 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2768 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12815 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12565 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11480 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7458 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11478 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2772 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12811 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7458 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11478 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12780 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2772 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12811 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11294 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11242 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11295 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7458 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12418 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2768 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12815 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12811 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2740 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12574 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12773 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12773 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2740 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2740 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2740 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12565 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11477 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12439 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2840 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2740 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2740 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12393 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12880 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11299 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12820 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12575 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12442 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12374 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12881 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11299 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12789 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12816 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11295 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7460 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12848 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2768 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12816 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7458 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12849 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2768 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12810 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12565 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11480 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7458 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2772 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12811 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12457 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12459 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12822 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11295 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12822 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12822 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12824 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2771 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17115 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12565 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2740 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2740 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12779 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11479 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12822 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12822 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11299 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12303 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11479 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7458 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11478 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2771 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2771 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17116 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12565 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2740 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12822 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12822 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12822 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11299 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12773 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12565 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2740 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12789 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2771 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11553 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2771 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17116 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1537  (class class class)co 7448  0cc0 11184  1c1 11185   + caddc 11187   · cmul 11189  cmin 11520  cn 12293  2c2 12348  3c3 12349  4c4 12350  5c5 12351  6c6 12352  7c7 12353  8c8 12354  9c9 12355  0cn0 12553  cdc 12758   mod cmo 13920  cexp 14112
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-sup 9511  df-inf 9512  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-5 12359  df-6 12360  df-7 12361  df-8 12362  df-9 12363  df-n0 12554  df-z 12640  df-dec 12759  df-uz 12904  df-rp 13058  df-fl 13843  df-mod 13921  df-seq 14053  df-exp 14113
This theorem is referenced by:  4001prm  17192
  Copyright terms: Public domain W3C validator