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

Theorem 4001lem3 17167
Description: Lemma for 4001prm 17169. 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 12525 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12521 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12728 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12728 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12256 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12733 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2831 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12318 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12523 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12728 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12728 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12728 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12604 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12522 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12731 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12728 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12728 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12529 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12728 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12728 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12526 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12728 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12728 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12622 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12524 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12728 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12728 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12728 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12530 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12728 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12728 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17166 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17165 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2736 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2736 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2736 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2736 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12793 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11415 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12767 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12767 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12735 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2736 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12518 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11428 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2736 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12333 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11427 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12735 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2759 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2831 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2736 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2736 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12815 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12330 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12320 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12413 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11249 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12777 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11245 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7422 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11427 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2759 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12770 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12518 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11430 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7420 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11428 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2763 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12766 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11428 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12735 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2763 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12766 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11244 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11192 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11245 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12370 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2759 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12770 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12766 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2736 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12527 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12728 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12728 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2736 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2736 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2736 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12518 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11427 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12391 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2831 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2736 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2736 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12345 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12835 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11249 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12775 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12528 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12394 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12326 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12836 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11249 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12744 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12771 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11245 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7422 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12803 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2759 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12771 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7420 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12804 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2759 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12765 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12518 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11430 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7420 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2763 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12766 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12409 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12411 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12777 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11245 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12777 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12777 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12779 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2762 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17093 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12518 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2736 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2736 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12734 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11429 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12777 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12777 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11249 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12255 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11429 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7420 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11428 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2762 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2762 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17094 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12518 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2736 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12777 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12777 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12777 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11249 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12728 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12518 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2736 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12744 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2762 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11504 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2762 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17094 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1540  (class class class)co 7410  0cc0 11134  1c1 11135   + caddc 11137   · cmul 11139  cmin 11471  cn 12245  2c2 12300  3c3 12301  4c4 12302  5c5 12303  6c6 12304  7c7 12305  8c8 12306  9c9 12307  0cn0 12506  cdc 12713   mod cmo 13891  cexp 14084
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 2708  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-pre-sup 11212
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 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8724  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9459  df-inf 9460  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-4 12310  df-5 12311  df-6 12312  df-7 12313  df-8 12314  df-9 12315  df-n0 12507  df-z 12594  df-dec 12714  df-uz 12858  df-rp 13014  df-fl 13814  df-mod 13892  df-seq 14025  df-exp 14085
This theorem is referenced by:  4001prm  17169
  Copyright terms: Public domain W3C validator