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

Theorem 4001lem3 17068
Description: Lemma for 4001prm 17070. 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 12418 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12414 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12620 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12620 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12154 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12625 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2830 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12216 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12416 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12620 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12620 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12620 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12497 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12415 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12623 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12620 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12620 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12422 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12620 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12620 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12419 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12620 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12620 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12514 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12417 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12620 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12620 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12620 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12423 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12620 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12620 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17067 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17066 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2734 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2734 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2734 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2734 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12685 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11306 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12659 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12659 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12627 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2734 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12411 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11319 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2734 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12231 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11318 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12627 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2757 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2830 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2734 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12707 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12228 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12218 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12306 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11139 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12669 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11135 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7368 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11318 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2757 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12662 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12411 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11321 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7366 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11319 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2761 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12658 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7366 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11319 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12627 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2761 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12658 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11134 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11082 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11135 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7366 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12263 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2757 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12662 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12658 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2734 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12420 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12620 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12620 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2734 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2734 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2734 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12411 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11318 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12284 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2830 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2734 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12243 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12727 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11139 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12667 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12421 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12287 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12224 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12728 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11139 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12636 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12663 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11135 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7368 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12695 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2757 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12663 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7366 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12696 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2757 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12657 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12411 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11321 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7366 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2761 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12658 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12302 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12304 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12669 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11135 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12669 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12669 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12671 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2760 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16994 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12411 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2734 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2734 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12626 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11320 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12669 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12669 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11139 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12153 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11320 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7366 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11319 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2760 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2760 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16995 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12411 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2734 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12669 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12669 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12669 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11139 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12620 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12411 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2734 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12636 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2760 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11395 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2760 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16995 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1541  (class class class)co 7356  0cc0 11024  1c1 11025   + caddc 11027   · cmul 11029  cmin 11362  cn 12143  2c2 12198  3c3 12199  4c4 12200  5c5 12201  6c6 12202  7c7 12203  8c8 12204  9c9 12205  0cn0 12399  cdc 12605   mod cmo 13787  cexp 13982
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2706  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-cnex 11080  ax-resscn 11081  ax-1cn 11082  ax-icn 11083  ax-addcl 11084  ax-addrcl 11085  ax-mulcl 11086  ax-mulrcl 11087  ax-mulcom 11088  ax-addass 11089  ax-mulass 11090  ax-distr 11091  ax-i2m1 11092  ax-1ne0 11093  ax-1rid 11094  ax-rnegex 11095  ax-rrecex 11096  ax-cnre 11097  ax-pre-lttri 11098  ax-pre-lttrn 11099  ax-pre-ltadd 11100  ax-pre-mulgt0 11101  ax-pre-sup 11102
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8633  df-en 8882  df-dom 8883  df-sdom 8884  df-sup 9343  df-inf 9344  df-pnf 11166  df-mnf 11167  df-xr 11168  df-ltxr 11169  df-le 11170  df-sub 11364  df-neg 11365  df-div 11793  df-nn 12144  df-2 12206  df-3 12207  df-4 12208  df-5 12209  df-6 12210  df-7 12211  df-8 12212  df-9 12213  df-n0 12400  df-z 12487  df-dec 12606  df-uz 12750  df-rp 12904  df-fl 13710  df-mod 13788  df-seq 13923  df-exp 13983
This theorem is referenced by:  4001prm  17070
  Copyright terms: Public domain W3C validator