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 42613
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 7367 . . . 4 ( = 0 → (𝐸) = (𝐸↑0))
32breq1d 5084 . . 3 ( = 0 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑0) 𝐹))
4 oveq2 7367 . . . 4 ( = 𝑖 → (𝐸) = (𝐸𝑖))
54breq1d 5084 . . 3 ( = 𝑖 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝑖) 𝐹))
6 oveq2 7367 . . . 4 ( = (𝑖 + 1) → (𝐸) = (𝐸↑(𝑖 + 1)))
76breq1d 5084 . . 3 ( = (𝑖 + 1) → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹))
8 oveq2 7367 . . . 4 ( = 𝐿 → (𝐸) = (𝐸𝐿))
98breq1d 5084 . . 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 42606 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝐹𝐵))
1312simpld 496 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℕ)
1413nncnd 12185 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
1514exp0d 14097 . . . 4 (𝜑 → (𝐸↑0) = 1)
16 aks6d1c1.11 . . . . . . . . . 10 𝑂 = (eval1𝐾)
17 aks6d1c1.2 . . . . . . . . . 10 𝑆 = (Poly1𝐾)
18 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
19 aks6d1c1.3 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝑆)
20 aks6d1c1.13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐾 ∈ Field)
2120fldcrngd 20717 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐾 ∈ CRing)
2221adantr 482 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐾 ∈ CRing)
23 aks6d1c1.6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
2423crngmgp 20216 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ CRing → 𝑉 ∈ CMnd)
2521, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑉 ∈ CMnd)
26 aks6d1c1.15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
2726nnnn0d 12493 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ0)
28 aks6d1c1.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 = (.g𝑉)
2925, 27, 28isprimroot 42591 . . . . . . . . . . . . . 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 408 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙)))
3231simp1d 1149 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑉))
3323, 18mgpbas 20120 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐾) = (Base‘𝑉)
3432, 33eleqtrrdi 2852 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐾))
3512simprd 497 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹𝐵)
3635adantr 482 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐹𝐵)
3716, 17, 18, 19, 22, 34, 36fveval1fvcl 22322 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝐾))
3837, 33eleqtrdi 2851 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉))
39 eqid 2741 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
4039, 28mulg1 19052 . . . . . . . 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 19052 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) → (1 𝑦) = 𝑦)
4332, 42syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 𝑦) = 𝑦)
4443eqcomd 2747 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 = (1 𝑦))
4544fveq2d 6834 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4641, 45eqtrd 2776 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4746ralrimiva 3133 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
48 1nn 12180 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
4948a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
5010, 35, 49aks6d1c1p1 42605 . . . . 5 (𝜑 → (1 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦))))
5147, 50mpbird 259 . . . 4 (𝜑 → 1 𝐹)
5215, 51eqbrtrd 5096 . . 3 (𝜑 → (𝐸↑0) 𝐹)
5314ad2antrr 733 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 ∈ ℂ)
54 1nn0 12448 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
5554a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 1 ∈ ℕ0)
56 simplr 775 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5753, 55, 56expaddd 14105 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)))
5853exp1d 14098 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑1) = 𝐸)
5958oveq2d 7375 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
6057, 59eqtrd 2776 . . . 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 733 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐾 ∈ Field)
67 aks6d1c1.14 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6867ad2antrr 733 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃 ∈ ℙ)
6926ad2antrr 733 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑅 ∈ ℕ)
70 aks6d1c1p8.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
7170ad2antrr 733 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
72 aks6d1c1.17 . . . . . 6 (𝜑𝑃𝑁)
7372ad2antrr 733 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃𝑁)
74 simpr 486 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸𝑖) 𝐹)
7511ad2antrr 733 . . . . 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 42610 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · 𝐸) 𝐹)
7760, 76eqbrtrd 5096 . . 3 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹)
783, 5, 7, 9, 52, 77nn0indd 12621 . 2 ((𝜑𝐿 ∈ ℕ0) → (𝐸𝐿) 𝐹)
791, 78mpdan 694 1 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 397  w3a 1093   = wceq 1548  wcel 2121  wral 3055   class class class wbr 5074  {copab 5136  cfv 6488  (class class class)co 7359  cc 11032  0cc0 11034  1c1 11035   + caddc 11037   · cmul 11039  cn 12169  0cn0 12432  cexp 14018  cdvds 16216   gcd cgcd 16458  cprime 16635  Basecbs 17174  +gcplusg 17215  0gc0g 17397  .gcmg 19038  CMndccmn 19749  mulGrpcmgp 20115  CRingccrg 20209  Fieldcfield 20705  chrcchr 21479  algSccascl 21830  var1cv1 22164  Poly1cpl1 22165  eval1ce1 22303   PrimRoots cprimroots 42589
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681  ax-cnex 11090  ax-resscn 11091  ax-1cn 11092  ax-icn 11093  ax-addcl 11094  ax-addrcl 11095  ax-mulcl 11096  ax-mulrcl 11097  ax-mulcom 11098  ax-addass 11099  ax-mulass 11100  ax-distr 11101  ax-i2m1 11102  ax-1ne0 11103  ax-1rid 11104  ax-rnegex 11105  ax-rrecex 11106  ax-cnre 11107  ax-pre-lttri 11108  ax-pre-lttrn 11109  ax-pre-ltadd 11110  ax-pre-mulgt0 11111  ax-pre-sup 11112
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3904  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4841  df-int 4880  df-iun 4925  df-iin 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-tr 5182  df-id 5515  df-eprel 5520  df-po 5528  df-so 5529  df-fr 5573  df-se 5574  df-we 5575  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-isom 6497  df-riota 7316  df-ov 7362  df-oprab 7363  df-mpo 7364  df-of 7623  df-ofr 7624  df-om 7810  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8103  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-er 8637  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-card 9858  df-pnf 11177  df-mnf 11178  df-xr 11179  df-ltxr 11180  df-le 11181  df-sub 11375  df-neg 11376  df-div 11804  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-4 12241  df-5 12242  df-6 12243  df-7 12244  df-8 12245  df-9 12246  df-n0 12433  df-z 12520  df-dec 12640  df-uz 12784  df-rp 12938  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-fl 13746  df-mod 13824  df-seq 13959  df-exp 14019  df-hash 14288  df-cj 15056  df-re 15057  df-im 15058  df-sqrt 15192  df-abs 15193  df-dvds 16217  df-gcd 16459  df-struct 17112  df-sets 17129  df-slot 17147  df-ndx 17159  df-base 17175  df-ress 17196  df-plusg 17228  df-mulr 17229  df-sca 17231  df-vsca 17232  df-ip 17233  df-tset 17234  df-ple 17235  df-ds 17237  df-hom 17239  df-cco 17240  df-0g 17399  df-gsum 17400  df-prds 17405  df-pws 17407  df-mre 17543  df-mrc 17544  df-acs 17546  df-mgm 18603  df-sgrp 18682  df-mnd 18698  df-mhm 18746  df-submnd 18747  df-grp 18907  df-minusg 18908  df-sbg 18909  df-mulg 19039  df-subg 19094  df-ghm 19183  df-cntz 19286  df-cmn 19751  df-abl 19752  df-mgp 20116  df-rng 20128  df-ur 20157  df-srg 20162  df-ring 20210  df-cring 20211  df-rhm 20446  df-subrng 20521  df-subrg 20545  df-field 20707  df-lmod 20855  df-lss 20925  df-lsp 20965  df-assa 21831  df-asp 21832  df-ascl 21833  df-psr 21887  df-mvr 21888  df-mpl 21889  df-opsr 21891  df-evls 22053  df-evl 22054  df-psr1 22168  df-ply1 22170  df-evl1 22305  df-primroots 42590
This theorem is referenced by:  aks6d1c1  42614
  Copyright terms: Public domain W3C validator