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

Theorem 4001lem3 17074
Description: Lemma for 4001prm 17076. 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 12424 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12420 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12626 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12626 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12160 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12631 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2833 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12222 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12422 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12626 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12626 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12626 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12503 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12421 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12629 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12626 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12626 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12428 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12626 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12626 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12425 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12626 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12626 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12520 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12423 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12626 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12626 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12626 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12429 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12626 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12626 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17073 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17072 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2737 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2737 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2737 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2737 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12691 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11312 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12665 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12665 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12633 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2737 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12417 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11325 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2737 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12237 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11324 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12633 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2760 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2737 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12713 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12234 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12224 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12312 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11145 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12675 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11141 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7372 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11324 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12668 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12417 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11327 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7370 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11325 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2764 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12664 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7370 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11325 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12633 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12664 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11140 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11088 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11141 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7370 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12269 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2760 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12668 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12664 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2737 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12426 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12626 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12626 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2737 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2737 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2737 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12417 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11324 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12290 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2737 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12249 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12733 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11145 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12673 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12427 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12293 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12230 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12734 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11145 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12642 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12669 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11141 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7372 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12701 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12669 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7370 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12702 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2760 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12663 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12417 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11327 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7370 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12664 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12308 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12310 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12675 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11141 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12675 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12675 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12677 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2763 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17000 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12417 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2737 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2737 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12632 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11326 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12675 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12675 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11145 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12159 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11326 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7370 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11325 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2763 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2763 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17001 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12417 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2737 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12675 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12675 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12675 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11145 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12626 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12417 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2737 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12642 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2763 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11401 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2763 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17001 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1542  (class class class)co 7360  0cc0 11030  1c1 11031   + caddc 11033   · cmul 11035  cmin 11368  cn 12149  2c2 12204  3c3 12205  4c4 12206  5c5 12207  6c6 12208  7c7 12209  8c8 12210  9c9 12211  0cn0 12405  cdc 12611   mod cmo 13793  cexp 13988
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 2709  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108
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 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-sup 9349  df-inf 9350  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-rp 12910  df-fl 13716  df-mod 13794  df-seq 13929  df-exp 13989
This theorem is referenced by:  4001prm  17076
  Copyright terms: Public domain W3C validator