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 42448
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 7369 . . . 4 ( = 0 → (𝐸) = (𝐸↑0))
32breq1d 5109 . . 3 ( = 0 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑0) 𝐹))
4 oveq2 7369 . . . 4 ( = 𝑖 → (𝐸) = (𝐸𝑖))
54breq1d 5109 . . 3 ( = 𝑖 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝑖) 𝐹))
6 oveq2 7369 . . . 4 ( = (𝑖 + 1) → (𝐸) = (𝐸↑(𝑖 + 1)))
76breq1d 5109 . . 3 ( = (𝑖 + 1) → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹))
8 oveq2 7369 . . . 4 ( = 𝐿 → (𝐸) = (𝐸𝐿))
98breq1d 5109 . . 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 42441 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝐹𝐵))
1312simpld 494 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℕ)
1413nncnd 12166 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
1514exp0d 14068 . . . 4 (𝜑 → (𝐸↑0) = 1)
16 aks6d1c1.11 . . . . . . . . . 10 𝑂 = (eval1𝐾)
17 aks6d1c1.2 . . . . . . . . . 10 𝑆 = (Poly1𝐾)
18 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
19 aks6d1c1.3 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝑆)
20 aks6d1c1.13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐾 ∈ Field)
2120fldcrngd 20680 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐾 ∈ CRing)
2221adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐾 ∈ CRing)
23 aks6d1c1.6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
2423crngmgp 20181 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ CRing → 𝑉 ∈ CMnd)
2521, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑉 ∈ CMnd)
26 aks6d1c1.15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
2726nnnn0d 12467 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ0)
28 aks6d1c1.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 = (.g𝑉)
2925, 27, 28isprimroot 42426 . . . . . . . . . . . . . 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 1143 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑉))
3323, 18mgpbas 20085 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐾) = (Base‘𝑉)
3432, 33eleqtrrdi 2848 . . . . . . . . . 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 22282 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝐾))
3837, 33eleqtrdi 2847 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉))
39 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
4039, 28mulg1 19016 . . . . . . . 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 19016 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) → (1 𝑦) = 𝑦)
4332, 42syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 𝑦) = 𝑦)
4443eqcomd 2743 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 = (1 𝑦))
4544fveq2d 6839 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4641, 45eqtrd 2772 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4746ralrimiva 3129 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
48 1nn 12161 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
4948a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
5010, 35, 49aks6d1c1p1 42440 . . . . 5 (𝜑 → (1 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦))))
5147, 50mpbird 257 . . . 4 (𝜑 → 1 𝐹)
5215, 51eqbrtrd 5121 . . 3 (𝜑 → (𝐸↑0) 𝐹)
5314ad2antrr 727 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 ∈ ℂ)
54 1nn0 12422 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
5554a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 1 ∈ ℕ0)
56 simplr 769 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5753, 55, 56expaddd 14076 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)))
5853exp1d 14069 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑1) = 𝐸)
5958oveq2d 7377 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
6057, 59eqtrd 2772 . . . 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 727 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐾 ∈ Field)
67 aks6d1c1.14 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6867ad2antrr 727 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃 ∈ ℙ)
6926ad2antrr 727 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑅 ∈ ℕ)
70 aks6d1c1p8.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
7170ad2antrr 727 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
72 aks6d1c1.17 . . . . . 6 (𝜑𝑃𝑁)
7372ad2antrr 727 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃𝑁)
74 simpr 484 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸𝑖) 𝐹)
7511ad2antrr 727 . . . . 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 42445 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · 𝐸) 𝐹)
7760, 76eqbrtrd 5121 . . 3 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹)
783, 5, 7, 9, 52, 77nn0indd 12594 . 2 ((𝜑𝐿 ∈ ℕ0) → (𝐸𝐿) 𝐹)
791, 78mpdan 688 1 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052   class class class wbr 5099  {copab 5161  cfv 6493  (class class class)co 7361  cc 11029  0cc0 11031  1c1 11032   + caddc 11034   · cmul 11036  cn 12150  0cn0 12406  cexp 13989  cdvds 16184   gcd cgcd 16426  cprime 16603  Basecbs 17141  +gcplusg 17182  0gc0g 17364  .gcmg 19002  CMndccmn 19714  mulGrpcmgp 20080  CRingccrg 20174  Fieldcfield 20668  chrcchr 21461  algSccascl 21812  var1cv1 22121  Poly1cpl1 22122  eval1ce1 22263   PrimRoots cprimroots 42424
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-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7683  ax-cnex 11087  ax-resscn 11088  ax-1cn 11089  ax-icn 11090  ax-addcl 11091  ax-addrcl 11092  ax-mulcl 11093  ax-mulrcl 11094  ax-mulcom 11095  ax-addass 11096  ax-mulass 11097  ax-distr 11098  ax-i2m1 11099  ax-1ne0 11100  ax-1rid 11101  ax-rnegex 11102  ax-rrecex 11103  ax-cnre 11104  ax-pre-lttri 11105  ax-pre-lttrn 11106  ax-pre-ltadd 11107  ax-pre-mulgt0 11108  ax-pre-sup 11109
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 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7318  df-ov 7364  df-oprab 7365  df-mpo 7366  df-of 7625  df-ofr 7626  df-om 7812  df-1st 7936  df-2nd 7937  df-supp 8106  df-frecs 8226  df-wrecs 8257  df-recs 8306  df-rdg 8344  df-1o 8400  df-2o 8401  df-er 8638  df-map 8770  df-pm 8771  df-ixp 8841  df-en 8889  df-dom 8890  df-sdom 8891  df-fin 8892  df-fsupp 9270  df-sup 9350  df-inf 9351  df-oi 9420  df-card 9856  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-sub 11371  df-neg 11372  df-div 11800  df-nn 12151  df-2 12213  df-3 12214  df-4 12215  df-5 12216  df-6 12217  df-7 12218  df-8 12219  df-9 12220  df-n0 12407  df-z 12494  df-dec 12613  df-uz 12757  df-rp 12911  df-fz 13429  df-fzo 13576  df-fl 13717  df-mod 13795  df-seq 13930  df-exp 13990  df-hash 14259  df-cj 15027  df-re 15028  df-im 15029  df-sqrt 15163  df-abs 15164  df-dvds 16185  df-gcd 16427  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17142  df-ress 17163  df-plusg 17195  df-mulr 17196  df-sca 17198  df-vsca 17199  df-ip 17200  df-tset 17201  df-ple 17202  df-ds 17204  df-hom 17206  df-cco 17207  df-0g 17366  df-gsum 17367  df-prds 17372  df-pws 17374  df-mre 17510  df-mrc 17511  df-acs 17513  df-mgm 18570  df-sgrp 18649  df-mnd 18665  df-mhm 18713  df-submnd 18714  df-grp 18871  df-minusg 18872  df-sbg 18873  df-mulg 19003  df-subg 19058  df-ghm 19147  df-cntz 19251  df-cmn 19716  df-abl 19717  df-mgp 20081  df-rng 20093  df-ur 20122  df-srg 20127  df-ring 20175  df-cring 20176  df-rhm 20413  df-subrng 20484  df-subrg 20508  df-field 20670  df-lmod 20818  df-lss 20888  df-lsp 20928  df-assa 21813  df-asp 21814  df-ascl 21815  df-psr 21870  df-mvr 21871  df-mpl 21872  df-opsr 21874  df-evls 22034  df-evl 22035  df-psr1 22125  df-ply1 22127  df-evl1 22265  df-primroots 42425
This theorem is referenced by:  aks6d1c1  42449
  Copyright terms: Public domain W3C validator