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

Theorem 4001lem3 16772
Description: Lemma for 4001prm 16774. 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 12182 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12178 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12381 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12381 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 11914 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12386 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2835 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 11976 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12180 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12381 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12381 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12381 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12260 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12179 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12384 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12381 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12381 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12186 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12381 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12381 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12183 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12381 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12381 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12275 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12181 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12381 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12381 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12381 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12187 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12381 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12381 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 16771 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 16770 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2738 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2738 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2738 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2738 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12446 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11080 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12420 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12420 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12388 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2738 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12175 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addid2i 11093 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2738 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 11991 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addid1i 11092 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12388 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2766 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2835 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2738 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2738 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12468 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 11988 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 11978 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12071 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 10915 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12430 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mulid2i 10911 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7267 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addid1i 11092 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2766 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12423 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12175 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11095 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7265 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addid2i 11093 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2770 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12419 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7265 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addid2i 11093 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12388 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2770 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12419 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulid1i 10910 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 10860 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mulid2i 10911 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7265 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12028 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2766 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12423 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12419 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2738 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12184 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12381 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12381 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2738 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2738 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2738 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12175 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addid1i 11092 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12049 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2835 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2738 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2738 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12003 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12488 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 10915 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12428 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12185 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12052 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 11984 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12489 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 10915 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12397 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12424 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mulid2i 10911 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7267 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12456 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2766 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12424 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7265 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12457 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2766 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12418 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12175 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11095 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7265 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2770 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12419 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12067 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12069 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12430 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mulid2i 10911 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12430 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12430 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12432 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2769 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16697 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12175 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2738 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2738 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12387 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11094 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12430 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12430 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 10915 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 11913 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11094 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7265 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addid2i 11093 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2769 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2769 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16698 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12175 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2738 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12430 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12430 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12430 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 10915 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12381 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12175 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2738 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12397 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2769 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11168 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2769 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16698 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1539  (class class class)co 7255  0cc0 10802  1c1 10803   + caddc 10805   · cmul 10807  cmin 11135  cn 11903  2c2 11958  3c3 11959  4c4 11960  5c5 11961  6c6 11962  7c7 11963  8c8 11964  9c9 11965  0cn0 12163  cdc 12366   mod cmo 13517  cexp 13710
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-sup 9131  df-inf 9132  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-uz 12512  df-rp 12660  df-fl 13440  df-mod 13518  df-seq 13650  df-exp 13711
This theorem is referenced by:  4001prm  16774
  Copyright terms: Public domain W3C validator