Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  aks6d1c1p8 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem aks6d1c1p8 42737
Description: If a number 𝐸 is introspective to 𝐹, then so are its powers. (Contributed by metakunt, 30-Apr-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
aks6d1c1.1 = {⟨𝑒, 𝑓⟩ ∣ (𝑒 ∈ ℕ ∧ 𝑓𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(𝑒 ((𝑂𝑓)‘𝑦)) = ((𝑂𝑓)‘(𝑒 𝑦)))}
aks6d1c1.2 𝑆 = (Poly1𝐾)
aks6d1c1.3 𝐵 = (Base‘𝑆)
aks6d1c1.4 𝑋 = (var1𝐾)
aks6d1c1.5 𝑊 = (mulGrp‘𝑆)
aks6d1c1.6 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
aks6d1c1.7 = (.g𝑉)
aks6d1c1.8 𝐶 = (algSc‘𝑆)
aks6d1c1.9 𝐷 = (.g𝑊)
aks6d1c1.10 𝑃 = (chr‘𝐾)
aks6d1c1.11 𝑂 = (eval1𝐾)
aks6d1c1.12 + = (+g𝑆)
aks6d1c1.13 (𝜑𝐾 ∈ Field)
aks6d1c1.14 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
aks6d1c1.15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
aks6d1c1.16 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
aks6d1c1.17 (𝜑𝑃𝑁)
aks6d1c1.18 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑅) = 1)
aks6d1c1p8.1 (𝜑𝐸 𝐹)
aks6d1c1p8.2 (𝜑𝐿 ∈ ℕ0)
aks6d1c1p8.3 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
Assertion
Ref Expression
aks6d1c1p8 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Distinct variable groups:   ,𝑒,𝑓,𝑦   𝑦,   𝐵,𝑒,𝑓   𝑒,𝐸,𝑓,𝑦   𝑒,𝐹,𝑓,𝑦   𝑒,𝑂,𝑓,𝑦   𝑅,𝑒,𝑓,𝑦   𝑒,𝑉,𝑓,𝑦   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑒,𝑓)   𝐵(𝑦)   𝐶(𝑦,𝑒,𝑓)   𝐷(𝑦,𝑒,𝑓)   𝑃(𝑦,𝑒,𝑓)   + (𝑦,𝑒,𝑓)   (𝑒,𝑓)   𝑆(𝑦,𝑒,𝑓)   𝐾(𝑦,𝑒,𝑓)   𝐿(𝑦,𝑒,𝑓)   𝑁(𝑦,𝑒,𝑓)   𝑊(𝑦,𝑒,𝑓)   𝑋(𝑦,𝑒,𝑓)

Proof of Theorem aks6d1c1p8
Dummy variables 𝑖 𝑙 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 aks6d1c1p8.2 . 2 (𝜑𝐿 ∈ ℕ0)
2 oveq2 7406 . . . 4 ( = 0 → (𝐸) = (𝐸↑0))
32breq1d 5112 . . 3 ( = 0 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑0) 𝐹))
4 oveq2 7406 . . . 4 ( = 𝑖 → (𝐸) = (𝐸𝑖))
54breq1d 5112 . . 3 ( = 𝑖 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝑖) 𝐹))
6 oveq2 7406 . . . 4 ( = (𝑖 + 1) → (𝐸) = (𝐸↑(𝑖 + 1)))
76breq1d 5112 . . 3 ( = (𝑖 + 1) → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹))
8 oveq2 7406 . . . 4 ( = 𝐿 → (𝐸) = (𝐸𝐿))
98breq1d 5112 . . 3 ( = 𝐿 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝐿) 𝐹))
10 aks6d1c1.1 . . . . . . . 8 = {⟨𝑒, 𝑓⟩ ∣ (𝑒 ∈ ℕ ∧ 𝑓𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(𝑒 ((𝑂𝑓)‘𝑦)) = ((𝑂𝑓)‘(𝑒 𝑦)))}
11 aks6d1c1p8.1 . . . . . . . 8 (𝜑𝐸 𝐹)
1210, 11aks6d1c1p1rcl 42730 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝐹𝐵))
1312simpld 498 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℕ)
1413nncnd 12228 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
1514exp0d 14155 . . . 4 (𝜑 → (𝐸↑0) = 1)
16 aks6d1c1.11 . . . . . . . . . 10 𝑂 = (eval1𝐾)
17 aks6d1c1.2 . . . . . . . . . 10 𝑆 = (Poly1𝐾)
18 eqid 2764 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
19 aks6d1c1.3 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝑆)
20 aks6d1c1.13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐾 ∈ Field)
2120fldcrngd 20794 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐾 ∈ CRing)
2221adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐾 ∈ CRing)
23 aks6d1c1.6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
2423crngmgp 20293 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ CRing → 𝑉 ∈ CMnd)
2521, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑉 ∈ CMnd)
26 aks6d1c1.15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
2726nnnn0d 12544 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ0)
28 aks6d1c1.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 = (.g𝑉)
2925, 27, 28isprimroot 42715 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) ↔ (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3029biimpd 231 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3130imp 410 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙)))
3231simp1d 1156 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑉))
3323, 18mgpbas 20193 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐾) = (Base‘𝑉)
3432, 33eleqtrrdi 2875 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐾))
3512simprd 499 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹𝐵)
3635adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐹𝐵)
3716, 17, 18, 19, 22, 34, 36fveval1fvcl 22398 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝐾))
3837, 33eleqtrdi 2874 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉))
39 eqid 2764 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
4039, 28mulg1 19125 . . . . . . . 8 (((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘𝑦))
4138, 40syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘𝑦))
4239, 28mulg1 19125 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) → (1 𝑦) = 𝑦)
4332, 42syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 𝑦) = 𝑦)
4443eqcomd 2770 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 = (1 𝑦))
4544fveq2d 6873 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4641, 45eqtrd 2799 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4746ralrimiva 3156 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
48 1nn 12223 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
4948a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
5010, 35, 49aks6d1c1p1 42729 . . . . 5 (𝜑 → (1 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦))))
5147, 50mpbird 259 . . . 4 (𝜑 → 1 𝐹)
5215, 51eqbrtrd 5124 . . 3 (𝜑 → (𝐸↑0) 𝐹)
5314ad2antrr 736 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 ∈ ℂ)
54 1nn0 12499 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
5554a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 1 ∈ ℕ0)
56 simplr 778 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5753, 55, 56expaddd 14163 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)))
5853exp1d 14156 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑1) = 𝐸)
5958oveq2d 7414 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
6057, 59eqtrd 2799 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
61 aks6d1c1.4 . . . . 5 𝑋 = (var1𝐾)
62 aks6d1c1.5 . . . . 5 𝑊 = (mulGrp‘𝑆)
63 aks6d1c1.8 . . . . 5 𝐶 = (algSc‘𝑆)
64 aks6d1c1.10 . . . . 5 𝑃 = (chr‘𝐾)
65 aks6d1c1.12 . . . . 5 + = (+g𝑆)
6620ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐾 ∈ Field)
67 aks6d1c1.14 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6867ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃 ∈ ℙ)
6926ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑅 ∈ ℕ)
70 aks6d1c1p8.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
7170ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
72 aks6d1c1.17 . . . . . 6 (𝜑𝑃𝑁)
7372ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃𝑁)
74 simpr 488 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸𝑖) 𝐹)
7511ad2antrr 736 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 𝐹)
7610, 17, 19, 61, 62, 23, 28, 63, 64, 16, 65, 66, 68, 69, 71, 73, 74, 75aks6d1c1p5 42734 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · 𝐸) 𝐹)
7760, 76eqbrtrd 5124 . . 3 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹)
783, 5, 7, 9, 52, 77nn0indd 12672 . 2 ((𝜑𝐿 ∈ ℕ0) → (𝐸𝐿) 𝐹)
791, 78mpdan 697 1 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399  w3a 1099   = wceq 1562  wcel 2144  wral 3078   class class class wbr 5102  {copab 5164  cfv 6523  (class class class)co 7398  cc 11073  0cc0 11075  1c1 11076   + caddc 11078   · cmul 11080  cn 12212  0cn0 12483  cexp 14076  cdvds 16288   gcd cgcd 16530  cprime 16707  Basecbs 17247  +gcplusg 17288  0gc0g 17470  .gcmg 19111  CMndccmn 19822  mulGrpcmgp 20188  CRingccrg 20286  Fieldcfield 20782  chrcchr 21555  algSccascl 21906  var1cv1 22240  Poly1cpl1 22241  eval1ce1 22379   PrimRoots cprimroots 42713
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-of 7662  df-ofr 7663  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8143  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-map 8812  df-pm 8813  df-ixp 8882  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fsupp 9310  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9899  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-rp 12996  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077  df-hash 14346  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-dvds 16289  df-gcd 16531  df-struct 17185  df-sets 17202  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17248  df-ress 17269  df-plusg 17301  df-mulr 17302  df-sca 17304  df-vsca 17305  df-ip 17306  df-tset 17307  df-ple 17308  df-ds 17310  df-hom 17312  df-cco 17313  df-0g 17472  df-gsum 17473  df-prds 17478  df-pws 17480  df-mre 17616  df-mrc 17617  df-acs 17619  df-mgm 18676  df-sgrp 18755  df-mnd 18771  df-mhm 18819  df-submnd 18820  df-grp 18980  df-minusg 18981  df-sbg 18982  df-mulg 19112  df-subg 19167  df-ghm 19256  df-cntz 19359  df-cmn 19824  df-abl 19825  df-mgp 20189  df-rng 20201  df-ur 20234  df-srg 20239  df-ring 20287  df-cring 20288  df-rhm 20523  df-subrng 20598  df-subrg 20622  df-field 20784  df-lmod 20931  df-lss 21001  df-lsp 21041  df-assa 21907  df-asp 21908  df-ascl 21909  df-psr 21963  df-mvr 21964  df-mpl 21965  df-opsr 21967  df-evls 22129  df-evl 22130  df-psr1 22244  df-ply1 22246  df-evl1 22381  df-primroots 42714
This theorem is referenced by:  aks6d1c1  42738
  Copyright terms: Public domain W3C validator