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Theorem 4sqlem11 17133
Description: Lemma for 4sq 17142. Use the pigeonhole principle to show that the sets {𝑚↑2 ∣ 𝑚 ∈ (0...𝑁)} and { -1 − 𝑛↑2 ∣ 𝑛 ∈ (0...𝑁)} have a common element, mod 𝑃. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
4sq.1 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))}
4sq.2 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
4sq.3 (𝜑 → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
4sq.4 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
4sqlem11.5 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
4sqlem11.6 𝐹 = (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
Assertion
Ref Expression
4sqlem11 (𝜑 → (𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅)
Distinct variable groups:   𝑤,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝑣,𝑛,𝐴   𝑛,𝐹   𝑢,𝑛,𝑚,𝑣,𝑁   𝑃,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝜑,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝑆,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤)   𝐴(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤, 𝑢, 𝑚)   𝑃(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤)   𝑆(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤)   𝐹(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤, 𝑣, 𝑢, 𝑚)   𝑁(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑤)

Proof of Theorem 4sqlem11
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfid 14116 . . . . . 6 (𝜑 → (0...(𝑃 − 1)) ∈ Fin)
2 4sqlem11.5 . . . . . . . 8 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
3 elfzelz 13656 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
4 zsqcl 14272 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ ℤ → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
53, 4syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
6 4sq.4 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
7 prmnn 16849 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
86, 7syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
9 zmodfz 14033 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑚↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∈ (0...(𝑃 − 1)))
105, 8, 9syl2anr 609 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∈ (0...(𝑃 − 1)))
11 eleq1a 2856 . . . . . . . . . . 11 (((𝑚↑2) mod 𝑃) ∈ (0...(𝑃 − 1)) → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) → 𝑢 ∈ (0...(𝑃 − 1))))
1210, 11syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ (0...𝑁)) → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) → 𝑢 ∈ (0...(𝑃 − 1))))
1312rexlimdva 3164 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) → 𝑢 ∈ (0...(𝑃 − 1))))
1413abssdv 4015 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)} ⊆ (0...(𝑃 − 1)))
152, 14eqsstrid 3969 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ⊆ (0...(𝑃 − 1)))
16 prmz 16850 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
176, 16syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
18 peano2zm 12739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
1917, 18syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
2019zcnd 12804 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
2120addlidd 11511 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (0 + (𝑃 − 1)) = (𝑃 − 1))
2221oveq1d 7435 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((0 + (𝑃 − 1)) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
2322adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴) → ((0 + (𝑃 − 1)) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
2415sselda 3931 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴) → 𝑣 ∈ (0...(𝑃 − 1)))
25 fzrev3i 13725 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 ∈ (0...(𝑃 − 1)) → ((0 + (𝑃 − 1)) − 𝑣) ∈ (0...(𝑃 − 1)))
2624, 25syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴) → ((0 + (𝑃 − 1)) − 𝑣) ∈ (0...(𝑃 − 1)))
2723, 26eqeltrrd 2862 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴) → ((𝑃 − 1) − 𝑣) ∈ (0...(𝑃 − 1)))
28 4sqlem11.6 . . . . . . . . 9 𝐹 = (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
2927, 28fmptd 7114 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶(0...(𝑃 − 1)))
3029frnd 6718 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ (0...(𝑃 − 1)))
3115, 30unssd 4138 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 ∪ ran 𝐹) ⊆ (0...(𝑃 − 1)))
321, 31ssfid 9260 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 ∪ ran 𝐹) ∈ Fin)
33 hashcl 14500 . . . . 5 ((𝐴 ∪ ran 𝐹) ∈ Fin → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ∈ ℕ0)
3432, 33syl 18 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ∈ ℕ0)
3534nn0red 12668 . . 3 (𝜑 → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ∈ ℝ)
3617zred 12803 . . 3 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℝ)
37 ssdomg 9027 . . . . . 6 ((0...(𝑃 − 1)) ∈ Fin → ((𝐴 ∪ ran 𝐹) ⊆ (0...(𝑃 − 1)) → (𝐴 ∪ ran 𝐹) ≼ (0...(𝑃 − 1))))
381, 31, 37sylc 66 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 ∪ ran 𝐹) ≼ (0...(𝑃 − 1)))
39 hashdom 14523 . . . . . 6 (((𝐴 ∪ ran 𝐹) ∈ Fin ∧ (0...(𝑃 − 1)) ∈ Fin) → ((♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ≤ (♯‘(0...(𝑃 − 1))) ↔ (𝐴 ∪ ran 𝐹) ≼ (0...(𝑃 − 1))))
4032, 1, 39syl2anc 596 . . . . 5 (𝜑 → ((♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ≤ (♯‘(0...(𝑃 − 1))) ↔ (𝐴 ∪ ran 𝐹) ≼ (0...(𝑃 − 1))))
4138, 40mpbird 260 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ≤ (♯‘(0...(𝑃 − 1))))
42 fz01en 13686 . . . . . . 7 (𝑃 ∈ ℤ → (0...(𝑃 − 1)) ≈ (1...𝑃))
4317, 42syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (0...(𝑃 − 1)) ≈ (1...𝑃))
44 fzfid 14116 . . . . . . 7 (𝜑 → (1...𝑃) ∈ Fin)
45 hashen 14491 . . . . . . 7 (((0...(𝑃 − 1)) ∈ Fin ∧ (1...𝑃) ∈ Fin) → ((♯‘(0...(𝑃 − 1))) = (♯‘(1...𝑃)) ↔ (0...(𝑃 − 1)) ≈ (1...𝑃)))
461, 44, 45syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → ((♯‘(0...(𝑃 − 1))) = (♯‘(1...𝑃)) ↔ (0...(𝑃 − 1)) ≈ (1...𝑃)))
4743, 46mpbird 260 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘(0...(𝑃 − 1))) = (♯‘(1...𝑃)))
488nnnn0d 12667 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ0)
49 hashfz1 14490 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑃)) = 𝑃)
5048, 49syl 18 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘(1...𝑃)) = 𝑃)
5147, 50eqtrd 2796 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(0...(𝑃 − 1))) = 𝑃)
5241, 51breqtrd 5131 . . 3 (𝜑 → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) ≤ 𝑃)
5335, 36, 52lensymd 11461 . 2 (𝜑 → ¬ 𝑃 < (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)))
5436adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → 𝑃 ∈ ℝ)
5554ltp1d 12247 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → 𝑃 < (𝑃 + 1))
56 4sq.2 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
5756nncnd 12351 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
58 1cnd 11302 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
5957, 57, 58, 58add4d 11539 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑁 + 𝑁) + (1 + 1)) = ((𝑁 + 1) + (𝑁 + 1)))
60 4sq.3 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
6160oveq1d 7435 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃 + 1) = (((2 · 𝑁) + 1) + 1))
62 2cn 12418 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
63 mulcl 11284 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
6462, 57, 63sylancr 599 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
6564, 58, 58addassd 11331 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) + 1) = ((2 · 𝑁) + (1 + 1)))
66572timesd 12589 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝑁) = (𝑁 + 𝑁))
6766oveq1d 7435 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((2 · 𝑁) + (1 + 1)) = ((𝑁 + 𝑁) + (1 + 1)))
6861, 65, 673eqtrd 2800 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑃 + 1) = ((𝑁 + 𝑁) + (1 + 1)))
6910ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑚 ∈ (0...𝑁) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∈ (0...(𝑃 − 1))))
708adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑃 ∈ ℕ)
713ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑚 ∈ ℤ)
7271, 4syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
73 elfzelz 13656 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑢 ∈ (0...𝑁) → 𝑢 ∈ ℤ)
7473ad2antll 742 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑢 ∈ ℤ)
75 zsqcl 14272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑢 ∈ ℤ → (𝑢↑2) ∈ ℤ)
7674, 75syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑢↑2) ∈ ℤ)
77 moddvds 16433 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑚↑2) ∈ ℤ ∧ (𝑢↑2) ∈ ℤ) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − (𝑢↑2))))
7870, 72, 76, 77syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − (𝑢↑2))))
7971zcnd 12804 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑚 ∈ ℂ)
8074zcnd 12804 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑢 ∈ ℂ)
81 subsq 14354 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑢 ∈ ℂ) → ((𝑚↑2) − (𝑢↑2)) = ((𝑚 + 𝑢) · (𝑚 − 𝑢)))
8279, 80, 81syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑚↑2) − (𝑢↑2)) = ((𝑚 + 𝑢) · (𝑚 − 𝑢)))
8382breq2d 5115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − (𝑢↑2)) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚 + 𝑢) · (𝑚 − 𝑢))))
846adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑃 ∈ ℙ)
8571, 74zaddcld 12807 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 + 𝑢) ∈ ℤ)
8671, 74zsubcld 12808 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 − 𝑢) ∈ ℤ)
87 euclemma 16889 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑚 + 𝑢) ∈ ℤ ∧ (𝑚 − 𝑢) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ ((𝑚 + 𝑢) · (𝑚 − 𝑢)) ↔ (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) ∨ 𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢))))
8884, 85, 86, 87syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ ((𝑚 + 𝑢) · (𝑚 − 𝑢)) ↔ (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) ∨ 𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢))))
8978, 83, 883bitrd 308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) ↔ (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) ∨ 𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢))))
9085zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 + 𝑢) ∈ ℝ)
91 2re 12417 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2 ∈ ℝ
9256nnred 12350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
93 remulcl 11285 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((2 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
9491, 92, 93sylancr 599 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
9594adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
9684, 16syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑃 ∈ ℤ)
9796zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑃 ∈ ℝ)
9871zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑚 ∈ ℝ)
9974zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑢 ∈ ℝ)
10092adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑁 ∈ ℝ)
101 elfzle2 13661 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚 ≤ 𝑁)
102101ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑚 ≤ 𝑁)
103 elfzle2 13661 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (𝑢 ∈ (0...𝑁) → 𝑢 ≤ 𝑁)
104103ad2antll 742 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑢 ≤ 𝑁)
10598, 99, 100, 100, 102, 104le2addd 11935 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 + 𝑢) ≤ (𝑁 + 𝑁))
10657adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 𝑁 ∈ ℂ)
1071062timesd 12589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (2 · 𝑁) = (𝑁 + 𝑁))
108105, 107breqtrrd 5133 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 + 𝑢) ≤ (2 · 𝑁))
10994ltp1d 12247 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝜑 → (2 · 𝑁) < ((2 · 𝑁) + 1))
110109, 60breqtrrd 5133 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 (𝜑 → (2 · 𝑁) < 𝑃)
111110adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (2 · 𝑁) < 𝑃)
11290, 95, 97, 108, 111lelttrd 11468 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 + 𝑢) < 𝑃)
11390, 97ltnled 11457 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑚 + 𝑢) < 𝑃 ↔ ¬ 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
114112, 113mpbid 235 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ¬ 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢))
115114adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → ¬ 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢))
11617ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 𝑃 ∈ ℤ)
11785adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑚 + 𝑢) ∈ ℤ)
118 1red 11309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 1 ∈ ℝ)
119 nn0abscl 15479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((𝑚 − 𝑢) ∈ ℤ → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ0)
12086, 119syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ0)
121120nn0red 12668 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℝ)
122121adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℝ)
123117zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑚 + 𝑢) ∈ ℝ)
124120adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ0)
125124nn0zd 12718 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℤ)
12686zcnd 12804 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 − 𝑢) ∈ ℂ)
127126adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑚 − 𝑢) ∈ ℂ)
12879, 80subeq0ad 11677 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑚 − 𝑢) = 0 ↔ 𝑚 = 𝑢))
129128necon3bid 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑚 − 𝑢) ≠ 0 ↔ 𝑚 ≠ 𝑢))
130129biimpar 483 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑚 − 𝑢) ≠ 0)
131127, 130absrpcld 15618 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℝ+)
132131rpgt0d 13167 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 0 < (abs‘(𝑚 − 𝑢)))
133 elnnz 12703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ ↔ ((abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℤ ∧ 0 < (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
134125, 132, 133sylanbrc 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ)
135134nnge1d 12386 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 1 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)))
136 0cnd 11299 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 0 ∈ ℂ)
13779, 80, 136abs3difd 15630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ≤ ((abs‘(𝑚 − 0)) + (abs‘(0 − 𝑢))))
13879subid1d 11658 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 − 0) = 𝑚)
139138fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 0)) = (abs‘𝑚))
140 elfzle1 13660 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑚)
141140ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 0 ≤ 𝑚)
14298, 141absidd 15590 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘𝑚) = 𝑚)
143139, 142eqtrd 2796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 0)) = 𝑚)
144 0cn 11298 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 0 ∈ ℂ
145 abssub 15494 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((0 ∈ ℂ ∧ 𝑢 ∈ ℂ) → (abs‘(0 − 𝑢)) = (abs‘(𝑢 − 0)))
146144, 80, 145sylancr 599 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(0 − 𝑢)) = (abs‘(𝑢 − 0)))
14780subid1d 11658 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑢 − 0) = 𝑢)
148147fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑢 − 0)) = (abs‘𝑢))
149 elfzle1 13660 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 (𝑢 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑢)
150149ad2antll 742 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → 0 ≤ 𝑢)
15199, 150absidd 15590 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘𝑢) = 𝑢)
152146, 148, 1513eqtrd 2800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(0 − 𝑢)) = 𝑢)
153143, 152oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((abs‘(𝑚 − 0)) + (abs‘(0 − 𝑢))) = (𝑚 + 𝑢))
154137, 153breqtrd 5131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ≤ (𝑚 + 𝑢))
155154adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ≤ (𝑚 + 𝑢))
156118, 122, 123, 135, 155letrd 11467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 1 ≤ (𝑚 + 𝑢))
157 elnnz1 12722 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝑚 + 𝑢) ∈ ℕ ↔ ((𝑚 + 𝑢) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
158117, 156, 157sylanbrc 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑚 + 𝑢) ∈ ℕ)
159 dvdsle 16480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑚 + 𝑢) ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) → 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
160116, 158, 159syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) → 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
161115, 160mtod 201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢))
162161ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 ≠ 𝑢 → ¬ 𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢)))
163162necon4ad 2975 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) → 𝑚 = 𝑢))
164 dvdsabsb 16445 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑚 − 𝑢) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢) ↔ 𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
16596, 86, 164syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢) ↔ 𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
166 letr 11404 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℝ ∧ (𝑚 + 𝑢) ∈ ℝ) → ((𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∧ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ≤ (𝑚 + 𝑢)) → 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
16797, 121, 90, 166syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∧ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ≤ (𝑚 + 𝑢)) → 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
168154, 167mpan2d 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) → 𝑃 ≤ (𝑚 + 𝑢)))
169114, 168mtod 201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ¬ 𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)))
170169adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → ¬ 𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢)))
17196adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → 𝑃 ∈ ℤ)
172 dvdsle 16480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) → 𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
173171, 134, 172syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → (𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) → 𝑃 ≤ (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
174170, 173mtod 201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) ∧ 𝑚 ≠ 𝑢) → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢)))
175174ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑚 ≠ 𝑢 → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢))))
176175necon4ad 2975 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ (abs‘(𝑚 − 𝑢)) → 𝑚 = 𝑢))
177165, 176sylbid 243 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢) → 𝑚 = 𝑢))
178163, 177jaod 873 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑃 ∥ (𝑚 + 𝑢) ∨ 𝑃 ∥ (𝑚 − 𝑢)) → 𝑚 = 𝑢))
17989, 178sylbid 243 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) → 𝑚 = 𝑢))
180 oveq1 7427 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑚 = 𝑢 → (𝑚↑2) = (𝑢↑2))
181180oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑚 = 𝑢 → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃))
182179, 181impbid1 228 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑚 = 𝑢))
183182ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑢 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑢↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑚 = 𝑢)))
18469, 183dom2lem 9019 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1→(0...(𝑃 − 1)))
185 f1f1orn 6836 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1→(0...(𝑃 − 1)) → (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
186184, 185syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
187 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)) = (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃))
188187rnmpt 5939 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)) = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
1892, 188eqtr4i 2787 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐴 = ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃))
190 f1oeq3 6814 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 = ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)) → ((𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→𝐴 ↔ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃))))
191189, 190ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→𝐴 ↔ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→ran (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
192186, 191sylibr 237 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→𝐴)
193 ovex 7453 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0...𝑁) ∈ V
194193f1oen 8999 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑚↑2) mod 𝑃)):(0...𝑁)–1-1-onto→𝐴 → (0...𝑁) ≈ 𝐴)
195192, 194syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0...𝑁) ≈ 𝐴)
196195ensymd 9032 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐴 ≈ (0...𝑁))
197 ax-1cn 11258 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ ℂ
198 pncan 11563 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
19957, 197, 198sylancl 598 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
200199oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0...((𝑁 + 1) − 1)) = (0...𝑁))
20156nnnn0d 12667 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
202 peano2nn0 12646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
203201, 202syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
204203nn0zd 12718 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
205 fz01en 13686 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 + 1) ∈ ℤ → (0...((𝑁 + 1) − 1)) ≈ (1...(𝑁 + 1)))
206204, 205syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0...((𝑁 + 1) − 1)) ≈ (1...(𝑁 + 1)))
207200, 206eqbrtrrd 5129 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (0...𝑁) ≈ (1...(𝑁 + 1)))
208 entr 9033 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ≈ (0...𝑁) ∧ (0...𝑁) ≈ (1...(𝑁 + 1))) → 𝐴 ≈ (1...(𝑁 + 1)))
209196, 207, 208syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐴 ≈ (1...(𝑁 + 1)))
2101, 15ssfid 9260 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
211 fzfid 14116 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (1...(𝑁 + 1)) ∈ Fin)
212 hashen 14491 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ (1...(𝑁 + 1)) ∈ Fin) → ((♯‘𝐴) = (♯‘(1...(𝑁 + 1))) ↔ 𝐴 ≈ (1...(𝑁 + 1))))
213210, 211, 212syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((♯‘𝐴) = (♯‘(1...(𝑁 + 1))) ↔ 𝐴 ≈ (1...(𝑁 + 1))))
214209, 213mpbird 260 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘𝐴) = (♯‘(1...(𝑁 + 1))))
215 hashfz1 14490 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 + 1) ∈ ℕ0 → (♯‘(1...(𝑁 + 1))) = (𝑁 + 1))
216203, 215syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘(1...(𝑁 + 1))) = (𝑁 + 1))
217214, 216eqtrd 2796 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘𝐴) = (𝑁 + 1))
21827ex 418 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑣 ∈ 𝐴 → ((𝑃 − 1) − 𝑣) ∈ (0...(𝑃 − 1))))
21920adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
220 fzssuz 13699 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (0...(𝑃 − 1)) ⊆ (ℤ≥‘0)
221 uzssz 12986 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (ℤ≥‘0) ⊆ ℤ
222 zsscn 12701 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ℤ ⊆ ℂ
223221, 222sstri 3940 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (ℤ≥‘0) ⊆ ℂ
224220, 223sstri 3940 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (0...(𝑃 − 1)) ⊆ ℂ
22515, 224sstrdi 3943 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
226225sselda 3931 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴) → 𝑣 ∈ ℂ)
227226adantrr 730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝑣 ∈ ℂ)
228225sselda 3931 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℂ)
229228adantrl 729 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝑘 ∈ ℂ)
230219, 227, 229subcanad 11712 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (((𝑃 − 1) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − 𝑘) ↔ 𝑣 = 𝑘))
231230ex 418 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝑣 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (((𝑃 − 1) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − 𝑘) ↔ 𝑣 = 𝑘)))
232218, 231dom2lem 9019 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣)):𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)))
233 f1eq1 6773 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 = (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣)) → (𝐹:𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)) ↔ (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣)):𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1))))
23428, 233ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)) ↔ (𝑣 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣)):𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)))
235232, 234sylibr 237 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐹:𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)))
236 f1f1orn 6836 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝐴–1-1→(0...(𝑃 − 1)) → 𝐹:𝐴–1-1-onto→ran 𝐹)
237235, 236syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐹:𝐴–1-1-onto→ran 𝐹)
238210, 237hasheqf1od 14497 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘𝐴) = (♯‘ran 𝐹))
239238, 217eqtr3d 2798 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘ran 𝐹) = (𝑁 + 1))
240217, 239oveq12d 7438 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((♯‘𝐴) + (♯‘ran 𝐹)) = ((𝑁 + 1) + (𝑁 + 1)))
24159, 68, 2403eqtr4d 2806 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 + 1) = ((♯‘𝐴) + (♯‘ran 𝐹)))
242241adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → (𝑃 + 1) = ((♯‘𝐴) + (♯‘ran 𝐹)))
243210adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → 𝐴 ∈ Fin)
2441, 30ssfid 9260 . . . . . . . 8 (𝜑 → ran 𝐹 ∈ Fin)
245244adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → ran 𝐹 ∈ Fin)
246 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅)
247 hashun 14526 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ran 𝐹 ∈ Fin ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) = ((♯‘𝐴) + (♯‘ran 𝐹)))
248243, 245, 246, 247syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) = ((♯‘𝐴) + (♯‘ran 𝐹)))
249242, 248eqtr4d 2799 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → (𝑃 + 1) = (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)))
25055, 249breqtrd 5131 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅) → 𝑃 < (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)))
251250ex 418 . . 3 (𝜑 → ((𝐴 ∩ ran 𝐹) = ∅ → 𝑃 < (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹))))
252251necon3bd 2970 . 2 (𝜑 → (¬ 𝑃 < (♯‘(𝐴 ∪ ran 𝐹)) → (𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅))
25353, 252mpd 16 1 (𝜑 → (𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {cab 2739   ≠ wne 2956  ∃wrex 3087   ∪ cun 3897   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ran crn 5652  –1-1→wf1 6535  –1-1-onto→wf1o 6537  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ≈ cen 8970   ≼ cdom 8971  Fincfn 8973  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541  ℕcn 12335  2c2 12397  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ...cfz 13639   mod cmo 14009  ↑cexp 14204  ♯chash 14474  abscabs 15401   ∥ cdvds 16422  ℙcprime 16846
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-inf 9435  df-dju 9982  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-dvds 16423  df-gcd 16665  df-prm 16847
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