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

Theorem 4001lem3 17054
Description: Lemma for 4001prm 17056. 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 12403 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12399 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12606 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12606 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12139 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12611 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2824 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12201 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12401 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12606 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12606 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12606 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12482 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12400 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12609 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12606 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12606 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12407 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12606 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12606 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12404 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12606 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12606 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12500 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12402 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12606 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12606 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12606 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12408 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12606 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12606 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17053 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17052 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2729 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2729 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2729 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2729 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12671 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11291 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12645 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12645 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12613 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2729 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12396 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11304 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2729 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12216 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11303 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12613 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2752 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2729 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12693 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12213 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12203 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12291 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11124 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12655 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11120 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7361 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11303 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12648 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12396 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11306 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7359 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11304 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2756 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12644 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7359 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11304 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12613 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12644 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11119 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11067 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11120 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7359 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12248 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2752 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12648 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12644 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2729 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12405 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12606 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12606 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2729 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2729 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2729 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12396 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11303 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12269 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2729 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12228 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12713 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11124 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12653 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12406 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12272 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12209 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12714 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11124 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12622 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12649 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11120 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7361 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12681 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12649 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7359 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12682 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2752 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12643 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12396 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11306 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7359 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12644 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12287 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12289 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12655 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11120 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12655 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12655 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12657 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2755 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16980 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12396 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2729 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2729 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12612 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11305 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12655 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12655 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11124 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12138 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11305 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7359 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11304 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2755 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2755 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16981 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12396 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2729 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12655 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12655 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12655 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11124 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12606 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12396 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2729 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12622 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2755 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11380 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2755 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16981 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1540  (class class class)co 7349  0cc0 11009  1c1 11010   + caddc 11012   · cmul 11014  cmin 11347  cn 12128  2c2 12183  3c3 12184  4c4 12185  5c5 12186  6c6 12187  7c7 12188  8c8 12189  9c9 12190  0cn0 12384  cdc 12591   mod cmo 13773  cexp 13968
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086  ax-pre-sup 11087
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-er 8625  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-sup 9332  df-inf 9333  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-div 11778  df-nn 12129  df-2 12191  df-3 12192  df-4 12193  df-5 12194  df-6 12195  df-7 12196  df-8 12197  df-9 12198  df-n0 12385  df-z 12472  df-dec 12592  df-uz 12736  df-rp 12894  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969
This theorem is referenced by:  4001prm  17056
  Copyright terms: Public domain W3C validator