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

Theorem 4001lem3 17203
Description: Lemma for 4001prm 17205. 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 12523 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12519 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12726 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12726 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12244 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12735 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2865 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12314 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12521 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12726 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12726 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12726 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12602 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12520 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12733 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12726 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12726 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12527 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12726 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12726 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12524 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12726 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12726 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12619 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12522 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12726 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12726 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12726 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12528 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12726 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12726 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17202 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17201 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2769 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2769 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2769 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2769 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12796 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11385 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12770 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12770 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12738 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2769 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12516 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11398 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2769 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12329 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11397 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12738 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2792 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2865 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2769 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2769 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12818 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12326 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12316 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12409 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11218 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12780 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11214 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7423 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11397 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2792 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12773 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12516 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11400 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7421 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11398 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2796 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12769 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7421 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11398 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12738 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2796 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12769 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11213 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11158 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11214 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7421 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12364 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2792 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12773 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12769 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2769 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12525 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12726 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12726 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2769 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2769 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2769 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12516 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11397 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12386 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2865 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2769 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2769 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12341 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12838 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11218 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12778 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12526 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12389 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12322 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12839 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11218 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12747 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12774 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11214 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7423 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12806 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2792 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12774 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7421 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12807 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2792 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12768 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12516 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11400 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7421 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2796 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12769 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12404 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12406 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12780 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11214 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12780 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12780 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12782 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2795 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17128 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12516 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2769 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2769 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12737 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11399 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12780 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12780 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11218 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12243 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11399 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7421 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11398 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2795 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2795 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17129 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12516 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2769 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12780 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12780 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12780 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11218 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12726 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12516 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2769 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12747 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2795 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11474 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2795 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17129 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1567  (class class class)co 7411  0cc0 11100  1c1 11101   + caddc 11103   · cmul 11105  cmin 11441  cn 12233  2c2 12295  3c3 12296  4c4 12297  5c5 12298  6c6 12299  7c7 12300  8c8 12301  9c9 12302  0cn0 12504  cdc 12711   mod cmo 13902  cexp 14097
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7863  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-er 8694  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-sup 9402  df-inf 9403  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12505  df-z 12592  df-dec 12712  df-uz 12863  df-rp 13017  df-fl 13825  df-mod 13903  df-seq 14038  df-exp 14098
This theorem is referenced by:  4001prm  17205
  Copyright terms: Public domain W3C validator