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 42105
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 7348 . . . 4 ( = 0 → (𝐸) = (𝐸↑0))
32breq1d 5098 . . 3 ( = 0 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑0) 𝐹))
4 oveq2 7348 . . . 4 ( = 𝑖 → (𝐸) = (𝐸𝑖))
54breq1d 5098 . . 3 ( = 𝑖 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝑖) 𝐹))
6 oveq2 7348 . . . 4 ( = (𝑖 + 1) → (𝐸) = (𝐸↑(𝑖 + 1)))
76breq1d 5098 . . 3 ( = (𝑖 + 1) → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹))
8 oveq2 7348 . . . 4 ( = 𝐿 → (𝐸) = (𝐸𝐿))
98breq1d 5098 . . 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 42098 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝐹𝐵))
1312simpld 494 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℕ)
1413nncnd 12132 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
1514exp0d 14035 . . . 4 (𝜑 → (𝐸↑0) = 1)
16 aks6d1c1.11 . . . . . . . . . 10 𝑂 = (eval1𝐾)
17 aks6d1c1.2 . . . . . . . . . 10 𝑆 = (Poly1𝐾)
18 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
19 aks6d1c1.3 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝑆)
20 aks6d1c1.13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐾 ∈ Field)
2120fldcrngd 20611 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐾 ∈ CRing)
2221adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐾 ∈ CRing)
23 aks6d1c1.6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
2423crngmgp 20113 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ CRing → 𝑉 ∈ CMnd)
2521, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑉 ∈ CMnd)
26 aks6d1c1.15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
2726nnnn0d 12433 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ0)
28 aks6d1c1.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 = (.g𝑉)
2925, 27, 28isprimroot 42083 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) ↔ (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3029biimpd 229 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3130imp 406 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙)))
3231simp1d 1142 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑉))
3323, 18mgpbas 20017 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐾) = (Base‘𝑉)
3432, 33eleqtrrdi 2839 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐾))
3512simprd 495 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹𝐵)
3635adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐹𝐵)
3716, 17, 18, 19, 22, 34, 36fveval1fvcl 22202 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝐾))
3837, 33eleqtrdi 2838 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉))
39 eqid 2729 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
4039, 28mulg1 18947 . . . . . . . 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 18947 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) → (1 𝑦) = 𝑦)
4332, 42syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 𝑦) = 𝑦)
4443eqcomd 2735 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 = (1 𝑦))
4544fveq2d 6820 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4641, 45eqtrd 2764 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4746ralrimiva 3121 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
48 1nn 12127 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
4948a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
5010, 35, 49aks6d1c1p1 42097 . . . . 5 (𝜑 → (1 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦))))
5147, 50mpbird 257 . . . 4 (𝜑 → 1 𝐹)
5215, 51eqbrtrd 5110 . . 3 (𝜑 → (𝐸↑0) 𝐹)
5314ad2antrr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 ∈ ℂ)
54 1nn0 12388 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
5554a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 1 ∈ ℕ0)
56 simplr 768 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5753, 55, 56expaddd 14043 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)))
5853exp1d 14036 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑1) = 𝐸)
5958oveq2d 7356 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
6057, 59eqtrd 2764 . . . 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 726 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐾 ∈ Field)
67 aks6d1c1.14 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6867ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃 ∈ ℙ)
6926ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑅 ∈ ℕ)
70 aks6d1c1p8.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
7170ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
72 aks6d1c1.17 . . . . . 6 (𝜑𝑃𝑁)
7372ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃𝑁)
74 simpr 484 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸𝑖) 𝐹)
7511ad2antrr 726 . . . . 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 42102 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · 𝐸) 𝐹)
7760, 76eqbrtrd 5110 . . 3 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹)
783, 5, 7, 9, 52, 77nn0indd 12561 . 2 ((𝜑𝐿 ∈ ℕ0) → (𝐸𝐿) 𝐹)
791, 78mpdan 687 1 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1086   = wceq 1540  wcel 2109  wral 3044   class class class wbr 5088  {copab 5150  cfv 6476  (class class class)co 7340  cc 10995  0cc0 10997  1c1 10998   + caddc 11000   · cmul 11002  cn 12116  0cn0 12372  cexp 13956  cdvds 16150   gcd cgcd 16392  cprime 16569  Basecbs 17107  +gcplusg 17148  0gc0g 17330  .gcmg 18933  CMndccmn 19646  mulGrpcmgp 20012  CRingccrg 20106  Fieldcfield 20599  chrcchr 21392  algSccascl 21743  var1cv1 22042  Poly1cpl1 22043  eval1ce1 22183   PrimRoots cprimroots 42081
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5214  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5367  ax-un 7662  ax-cnex 11053  ax-resscn 11054  ax-1cn 11055  ax-icn 11056  ax-addcl 11057  ax-addrcl 11058  ax-mulcl 11059  ax-mulrcl 11060  ax-mulcom 11061  ax-addass 11062  ax-mulass 11063  ax-distr 11064  ax-i2m1 11065  ax-1ne0 11066  ax-1rid 11067  ax-rnegex 11068  ax-rrecex 11069  ax-cnre 11070  ax-pre-lttri 11071  ax-pre-lttrn 11072  ax-pre-ltadd 11073  ax-pre-mulgt0 11074  ax-pre-sup 11075
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3393  df-v 3435  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-tp 4578  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4895  df-iun 4940  df-iin 4941  df-br 5089  df-opab 5151  df-mpt 5170  df-tr 5196  df-id 5508  df-eprel 5513  df-po 5521  df-so 5522  df-fr 5566  df-se 5567  df-we 5568  df-xp 5619  df-rel 5620  df-cnv 5621  df-co 5622  df-dm 5623  df-rn 5624  df-res 5625  df-ima 5626  df-pred 6243  df-ord 6304  df-on 6305  df-lim 6306  df-suc 6307  df-iota 6432  df-fun 6478  df-fn 6479  df-f 6480  df-f1 6481  df-fo 6482  df-f1o 6483  df-fv 6484  df-isom 6485  df-riota 7297  df-ov 7343  df-oprab 7344  df-mpo 7345  df-of 7604  df-ofr 7605  df-om 7791  df-1st 7915  df-2nd 7916  df-supp 8085  df-frecs 8205  df-wrecs 8236  df-recs 8285  df-rdg 8323  df-1o 8379  df-2o 8380  df-er 8616  df-map 8746  df-pm 8747  df-ixp 8816  df-en 8864  df-dom 8865  df-sdom 8866  df-fin 8867  df-fsupp 9240  df-sup 9320  df-inf 9321  df-oi 9390  df-card 9823  df-pnf 11139  df-mnf 11140  df-xr 11141  df-ltxr 11142  df-le 11143  df-sub 11337  df-neg 11338  df-div 11766  df-nn 12117  df-2 12179  df-3 12180  df-4 12181  df-5 12182  df-6 12183  df-7 12184  df-8 12185  df-9 12186  df-n0 12373  df-z 12460  df-dec 12580  df-uz 12724  df-rp 12882  df-fz 13399  df-fzo 13546  df-fl 13684  df-mod 13762  df-seq 13897  df-exp 13957  df-hash 14226  df-cj 14993  df-re 14994  df-im 14995  df-sqrt 15129  df-abs 15130  df-dvds 16151  df-gcd 16393  df-struct 17045  df-sets 17062  df-slot 17080  df-ndx 17092  df-base 17108  df-ress 17129  df-plusg 17161  df-mulr 17162  df-sca 17164  df-vsca 17165  df-ip 17166  df-tset 17167  df-ple 17168  df-ds 17170  df-hom 17172  df-cco 17173  df-0g 17332  df-gsum 17333  df-prds 17338  df-pws 17340  df-mre 17475  df-mrc 17476  df-acs 17478  df-mgm 18501  df-sgrp 18580  df-mnd 18596  df-mhm 18644  df-submnd 18645  df-grp 18802  df-minusg 18803  df-sbg 18804  df-mulg 18934  df-subg 18989  df-ghm 19079  df-cntz 19183  df-cmn 19648  df-abl 19649  df-mgp 20013  df-rng 20025  df-ur 20054  df-srg 20059  df-ring 20107  df-cring 20108  df-rhm 20344  df-subrng 20415  df-subrg 20439  df-field 20601  df-lmod 20749  df-lss 20819  df-lsp 20859  df-assa 21744  df-asp 21745  df-ascl 21746  df-psr 21800  df-mvr 21801  df-mpl 21802  df-opsr 21804  df-evls 21963  df-evl 21964  df-psr1 22046  df-ply1 22048  df-evl1 22185  df-primroots 42082
This theorem is referenced by:  aks6d1c1  42106
  Copyright terms: Public domain W3C validator