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 12456 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12452 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12659 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12659 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12185 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12664 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2832 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12254 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12454 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12659 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12659 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12659 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12535 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12453 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12662 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12659 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12659 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12460 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12659 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12659 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12457 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12659 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12659 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12552 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12455 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12659 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12659 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12659 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12461 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12659 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12659 . . . 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 2736 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2736 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2736 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2736 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12724 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11321 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12698 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12698 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12666 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2736 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12449 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11334 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2736 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12269 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11333 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12666 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2759 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2832 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2736 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2736 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12746 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12266 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12256 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12344 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11154 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12708 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11150 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7379 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11333 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2759 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12701 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12449 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11336 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7377 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11334 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2763 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12697 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7377 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11334 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12666 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2763 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12697 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11149 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11096 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11150 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7377 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12301 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2759 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12701 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12697 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2736 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12458 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12659 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12659 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2736 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2736 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2736 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12449 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11333 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12322 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2832 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2736 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2736 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12281 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12766 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11154 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12706 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12459 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12325 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12262 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12767 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11154 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12675 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12702 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11150 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7379 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12734 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2759 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12702 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7377 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12735 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2759 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12696 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12449 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11336 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7377 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2763 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12697 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12340 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12342 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12708 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11150 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12708 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12708 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12710 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2762 . . . 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 12449 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2736 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2736 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12665 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11335 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12708 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12708 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11154 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12184 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11335 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7377 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11334 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2762 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2762 . . 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 12449 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2736 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12708 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12708 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12708 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11154 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12659 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12449 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2736 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12675 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2762 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11410 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2762 . 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 1542  (class class class)co 7367  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041   · cmul 11043  cmin 11377  cn 12174  2c2 12236  3c3 12237  4c4 12238  5c5 12239  6c6 12240  7c7 12241  8c8 12242  9c9 12243  0cn0 12437  cdc 12644   mod cmo 13828  cexp 14023
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-sup 9355  df-inf 9356  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-4 12246  df-5 12247  df-6 12248  df-7 12249  df-8 12250  df-9 12251  df-n0 12438  df-z 12525  df-dec 12645  df-uz 12789  df-rp 12943  df-fl 13751  df-mod 13829  df-seq 13964  df-exp 14024
This theorem is referenced by:  4001prm  17115
  Copyright terms: Public domain W3C validator