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

Theorem 4001lem3 17076
Description: Lemma for 4001prm 17078. 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 12491 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12487 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12692 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12692 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12223 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12697 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2830 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12285 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12489 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12692 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12692 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12692 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12569 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12488 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12695 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12692 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12692 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12495 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12692 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12692 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12492 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12692 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12692 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12587 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12490 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12692 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12692 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12692 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12496 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12692 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12692 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17075 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17074 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2733 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2733 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2733 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2733 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12757 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11389 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12731 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12731 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12699 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2733 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12484 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11402 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2733 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12300 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11401 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12699 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2761 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2830 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2733 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12779 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12297 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12287 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12380 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11223 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12741 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11219 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7421 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11401 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2761 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12734 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12484 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11404 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7419 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11402 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2765 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12730 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7419 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11402 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12699 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2765 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12730 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11218 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11168 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11219 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7419 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12337 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2761 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12734 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12730 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2733 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12493 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12692 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12692 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2733 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2733 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2733 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12484 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11401 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12358 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2830 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2733 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12312 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12799 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11223 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12739 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12494 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12361 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12293 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12800 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11223 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12708 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12735 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11219 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7421 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12767 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2761 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12735 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7419 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12768 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2761 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12729 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12484 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11404 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7419 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2765 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12730 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12376 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12378 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12741 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11219 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12741 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12741 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12743 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2764 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17001 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12484 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2733 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2733 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12698 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11403 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12741 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12741 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11223 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12222 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11403 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7419 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11402 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2764 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2764 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17002 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12484 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2733 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12741 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12741 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12741 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11223 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12692 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12484 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2733 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12708 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2764 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11477 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2764 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17002 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1542  (class class class)co 7409  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   · cmul 11115  cmin 11444  cn 12212  2c2 12267  3c3 12268  4c4 12269  5c5 12270  6c6 12271  7c7 12272  8c8 12273  9c9 12274  0cn0 12472  cdc 12677   mod cmo 13834  cexp 14027
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-sup 9437  df-inf 9438  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-9 12282  df-n0 12473  df-z 12559  df-dec 12678  df-uz 12823  df-rp 12975  df-fl 13757  df-mod 13835  df-seq 13967  df-exp 14028
This theorem is referenced by:  4001prm  17078
  Copyright terms: Public domain W3C validator