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

Theorem 4001lem3 17207
Description: Lemma for 4001prm 17209. 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 12527 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12523 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12730 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12730 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12248 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12739 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2859 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12318 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12525 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12730 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12730 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12730 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12606 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12524 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12737 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12730 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12730 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12531 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12730 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12730 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12528 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12730 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12730 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12623 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12526 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12730 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12730 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12730 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12532 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12730 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12730 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17206 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17205 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2763 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2763 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2763 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2763 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12800 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11389 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12774 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12774 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12742 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2763 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12520 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11402 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2763 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12333 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11401 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12742 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2786 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2859 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2763 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12822 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 2t4e8 12414 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
572, 22, 10, 54, 55, 56decmul1 12784 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
58 4cn 12330 . . . . . . . . . . . 12 4 ∈ ℂ
5958mullidi 11218 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6059, 40oveq12i 7422 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6158addridi 11401 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6260, 61eqtri 2786 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6323, 15, 52, 53, 2, 57, 62decrmanc 12777 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6424nn0cni 12520 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6564mul01i 11404 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6665oveq1i 7420 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6748addlidi 11402 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
6866, 67, 503eqtri 2790 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
692, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 63, 68decma2c 12773 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7065oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
71 2cn 12320 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
7271addlidi 11402 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7310dec0h 12742 . . . . . . . 8 2 = 02
7470, 72, 733eqtri 2790 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
754, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 69, 74decma2c 12773 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7645mulridi 11217 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
77 ax-1cn 11162 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7877mullidi 11218 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
7978oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
80 1p1e2 12368 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8179, 80eqtri 2786 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8223, 15, 15, 53, 15, 76, 81decrmanc 12777 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
835, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 75, 82decma2c 12773 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
84 eqid 2763 . . . . . 6 902 = 902
85 6nn0 12529 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
862, 85deccl 12730 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8786, 10deccl 12730 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
88 eqid 2763 . . . . . . 7 90 = 90
89 eqid 2763 . . . . . . 7 462 = 462
90 eqid 2763 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9186nn0cni 12520 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9291addridi 11401 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
93 4p1e5 12390 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9493, 22eqeltri 2859 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
95 eqid 2763 . . . . . . . . 9 231 = 231
96 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 23 = 23
97 9cn 12345 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
98 9t2e18 12842 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
9997, 71, 98mulcomli 11222 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10015, 19, 10, 99, 80, 39decaddci2 12782 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
101 7nn0 12530 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
102 7p1e8 12393 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
103 3cn 12326 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
104 9t3e27 12843 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10597, 103, 104mulcomli 11222 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10610, 101, 102, 105decsuc 12751 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10710, 26, 15, 96, 30, 19, 10, 100, 106decrmac 12778 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10897mullidi 11218 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
109108, 93oveq12i 7422 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
110 9p5e14 12810 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
111109, 110eqtri 2786 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11227, 15, 94, 95, 30, 2, 15, 107, 111decrmac 12778 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
113108oveq1i 7420 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
114 9p6e15 12811 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
115113, 114eqtri 2786 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11628, 15, 2, 85, 90, 92, 30, 22, 15, 112, 115decmac 12772 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11729nn0cni 12520 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
118117mul01i 11404 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
119118oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
120119, 72, 733eqtri 2790 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12130, 3, 86, 10, 88, 89, 29, 10, 3, 116, 120decma2c 12773 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
122 2t2e4 12408 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
123 3t2e6 12410 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12410, 10, 26, 96, 122, 123decmul1 12784 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12571mullidi 11218 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12610, 27, 15, 95, 124, 125decmul1 12784 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12710, 28, 15, 90, 126, 125decmul1 12784 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12829, 31, 10, 84, 10, 87, 121, 127decmul2c 12786 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
12983, 128eqtr4i 2789 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1308, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 129modxai 17132 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13118nn0cni 12520 . . . 4 1000 ∈ ℂ
132 eqid 2763 . . . . 5 1000 = 1000
133 eqid 2763 . . . . . 6 100 = 100
13410dec0u 12741 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13571mul02i 11403 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13610, 16, 3, 133, 134, 135decmul1 12784 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13710, 17, 3, 132, 136, 135decmul1 12784 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
138131, 71, 137mulcomli 11222 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1398nncni 12247 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
140139mul02i 11403 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
141140oveq1i 7420 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14277addlidi 11402 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14378, 142eqtr4i 2789 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
144141, 143eqtr4i 2789 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1458, 9, 18, 14, 15, 15, 130, 138, 144mod2xi 17133 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14613nn0cni 12520 . . . 4 2000 ∈ ℂ
147 eqid 2763 . . . . 5 2000 = 2000
14810, 10, 3, 38, 122, 135decmul1 12784 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
14910, 11, 3, 36, 148, 135decmul1 12784 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15010, 12, 3, 147, 149, 135decmul1 12784 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
151146, 71, 150mulcomli 11222 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1525, 3deccl 12730 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
153152nn0cni 12520 . . . 4 4000 ∈ ℂ
154 eqid 2763 . . . . . 6 4000 = 4000
1555, 3, 142, 154decsuc 12751 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1561, 155eqtr4i 2789 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
157153, 77, 156mvrraddi 11478 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
158151, 157eqtr4i 2789 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1598, 9, 13, 14, 15, 15, 145, 158, 144mod2xi 17133 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 7410  0cc0 11104  1c1 11105   + caddc 11107   · cmul 11109  cmin 11445  cn 12237  2c2 12299  3c3 12300  4c4 12301  5c5 12302  6c6 12303  7c7 12304  8c8 12305  9c9 12306  0cn0 12508  cdc 12715   mod cmo 13907  cexp 14102
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11160  ax-resscn 11161  ax-1cn 11162  ax-icn 11163  ax-addcl 11164  ax-addrcl 11165  ax-mulcl 11166  ax-mulrcl 11167  ax-mulcom 11168  ax-addass 11169  ax-mulass 11170  ax-distr 11171  ax-i2m1 11172  ax-1ne0 11173  ax-1rid 11174  ax-rnegex 11175  ax-rrecex 11176  ax-cnre 11177  ax-pre-lttri 11178  ax-pre-lttrn 11179  ax-pre-ltadd 11180  ax-pre-mulgt0 11181  ax-pre-sup 11182
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-sup 9398  df-inf 9399  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11876  df-nn 12238  df-2 12307  df-3 12308  df-4 12309  df-5 12310  df-6 12311  df-7 12312  df-8 12313  df-9 12314  df-n0 12509  df-z 12596  df-dec 12716  df-uz 12867  df-rp 13021  df-fl 13830  df-mod 13908  df-seq 14043  df-exp 14103
This theorem is used by:  4001prm  17209
  Copyright terms: Public domain W3C validator