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

Theorem 4001lem3 17071
Description: Lemma for 4001prm 17073. 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 12421 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12417 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12623 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12623 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12157 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12628 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2833 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12219 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12419 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12623 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12623 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12623 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12500 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12418 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12626 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12623 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12623 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12425 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12623 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12623 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12422 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12623 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12623 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12517 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12420 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12623 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12623 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12623 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12426 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12623 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12623 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17070 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17069 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2737 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2737 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2737 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2737 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12688 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11309 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12662 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12662 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12630 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2737 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12414 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11322 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2737 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12234 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11321 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12630 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2760 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2737 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12710 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12231 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12221 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12309 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11142 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12672 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11138 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7370 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11321 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12665 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12414 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11324 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7368 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11322 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2764 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12661 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7368 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11322 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12630 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12661 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11137 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11085 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11138 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7368 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12266 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2760 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12665 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12661 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2737 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12423 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12623 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12623 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2737 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2737 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2737 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12414 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11321 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12287 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2737 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12246 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12730 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11142 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12670 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12424 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12290 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12227 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12731 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11142 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12639 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12666 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11138 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7370 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12698 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12666 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7368 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12699 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2760 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12660 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12414 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11324 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7368 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12661 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12305 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12307 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12672 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11138 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12672 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12672 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12674 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2763 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16997 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12414 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2737 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2737 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12629 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11323 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12672 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12672 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11142 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12156 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11323 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7368 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11322 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2763 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2763 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16998 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12414 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2737 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12672 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12672 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12672 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11142 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12623 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12414 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2737 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12639 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2763 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11398 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2763 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16998 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1542  (class class class)co 7358  0cc0 11027  1c1 11028   + caddc 11030   · cmul 11032  cmin 11365  cn 12146  2c2 12201  3c3 12202  4c4 12203  5c5 12204  6c6 12205  7c7 12206  8c8 12207  9c9 12208  0cn0 12402  cdc 12608   mod cmo 13790  cexp 13985
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-cnex 11083  ax-resscn 11084  ax-1cn 11085  ax-icn 11086  ax-addcl 11087  ax-addrcl 11088  ax-mulcl 11089  ax-mulrcl 11090  ax-mulcom 11091  ax-addass 11092  ax-mulass 11093  ax-distr 11094  ax-i2m1 11095  ax-1ne0 11096  ax-1rid 11097  ax-rnegex 11098  ax-rrecex 11099  ax-cnre 11100  ax-pre-lttri 11101  ax-pre-lttrn 11102  ax-pre-ltadd 11103  ax-pre-mulgt0 11104  ax-pre-sup 11105
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-er 8634  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-sup 9346  df-inf 9347  df-pnf 11169  df-mnf 11170  df-xr 11171  df-ltxr 11172  df-le 11173  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12609  df-uz 12753  df-rp 12907  df-fl 13713  df-mod 13791  df-seq 13926  df-exp 13986
This theorem is referenced by:  4001prm  17073
  Copyright terms: Public domain W3C validator