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

Theorem 4001lem3 16840
Description: Lemma for 4001prm 16842. 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 12250 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12246 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12449 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12449 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 11982 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12454 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2837 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12044 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12248 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12449 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12449 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12449 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12328 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12247 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12452 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12449 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12449 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12254 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12449 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12449 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12251 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12449 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12449 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12343 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12249 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12449 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12449 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12449 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12255 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12449 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12449 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 16839 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 16838 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2740 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2740 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2740 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2740 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12514 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11148 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12488 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12488 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12456 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2740 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12243 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addid2i 11161 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2740 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12059 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addid1i 11160 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12456 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2768 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2837 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2740 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2740 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12536 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12056 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12046 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12139 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 10983 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12498 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mulid2i 10979 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7281 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addid1i 11160 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2768 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12491 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12243 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11163 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7279 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addid2i 11161 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2772 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12487 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7279 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addid2i 11161 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12456 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2772 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12487 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulid1i 10978 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 10928 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mulid2i 10979 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7279 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12096 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2768 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12491 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12487 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2740 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12252 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12449 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12449 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2740 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2740 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2740 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12243 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addid1i 11160 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12117 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2837 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2740 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2740 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12071 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12556 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 10983 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12496 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12253 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12120 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12052 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12557 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 10983 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12465 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12492 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mulid2i 10979 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7281 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12524 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2768 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12492 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7279 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12525 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2768 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12486 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12243 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11163 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7279 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2772 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12487 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12135 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12137 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12498 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mulid2i 10979 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12498 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12498 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12500 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2771 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16765 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12243 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2740 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2740 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12455 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11162 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12498 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12498 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 10983 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 11981 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11162 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7279 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addid2i 11161 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2771 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2771 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16766 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12243 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2740 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12498 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12498 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12498 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 10983 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12449 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12243 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2740 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12465 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2771 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11236 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2771 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16766 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1542  (class class class)co 7269  0cc0 10870  1c1 10871   + caddc 10873   · cmul 10875  cmin 11203  cn 11971  2c2 12026  3c3 12027  4c4 12028  5c5 12029  6c6 12030  7c7 12031  8c8 12032  9c9 12033  0cn0 12231  cdc 12434   mod cmo 13585  cexp 13778
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2015  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2711  ax-sep 5227  ax-nul 5234  ax-pow 5292  ax-pr 5356  ax-un 7580  ax-cnex 10926  ax-resscn 10927  ax-1cn 10928  ax-icn 10929  ax-addcl 10930  ax-addrcl 10931  ax-mulcl 10932  ax-mulrcl 10933  ax-mulcom 10934  ax-addass 10935  ax-mulass 10936  ax-distr 10937  ax-i2m1 10938  ax-1ne0 10939  ax-1rid 10940  ax-rnegex 10941  ax-rrecex 10942  ax-cnre 10943  ax-pre-lttri 10944  ax-pre-lttrn 10945  ax-pre-ltadd 10946  ax-pre-mulgt0 10947  ax-pre-sup 10948
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2072  df-mo 2542  df-eu 2571  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2818  df-nfc 2891  df-ne 2946  df-nel 3052  df-ral 3071  df-rex 3072  df-reu 3073  df-rmo 3074  df-rab 3075  df-v 3433  df-sbc 3721  df-csb 3838  df-dif 3895  df-un 3897  df-in 3899  df-ss 3909  df-pss 3911  df-nul 4263  df-if 4466  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4846  df-iun 4932  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5163  df-tr 5197  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6200  df-ord 6267  df-on 6268  df-lim 6269  df-suc 6270  df-iota 6389  df-fun 6433  df-fn 6434  df-f 6435  df-f1 6436  df-fo 6437  df-f1o 6438  df-fv 6439  df-riota 7226  df-ov 7272  df-oprab 7273  df-mpo 7274  df-om 7705  df-2nd 7823  df-frecs 8086  df-wrecs 8117  df-recs 8191  df-rdg 8230  df-er 8479  df-en 8715  df-dom 8716  df-sdom 8717  df-sup 9177  df-inf 9178  df-pnf 11010  df-mnf 11011  df-xr 11012  df-ltxr 11013  df-le 11014  df-sub 11205  df-neg 11206  df-div 11631  df-nn 11972  df-2 12034  df-3 12035  df-4 12036  df-5 12037  df-6 12038  df-7 12039  df-8 12040  df-9 12041  df-n0 12232  df-z 12318  df-dec 12435  df-uz 12580  df-rp 12728  df-fl 13508  df-mod 13586  df-seq 13718  df-exp 13779
This theorem is referenced by:  4001prm  16842
  Copyright terms: Public domain W3C validator