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 42828
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 7418 . . . 4 ( = 0 → (𝐸) = (𝐸↑0))
32breq1d 5118 . . 3 ( = 0 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑0) 𝐹))
4 oveq2 7418 . . . 4 ( = 𝑖 → (𝐸) = (𝐸𝑖))
54breq1d 5118 . . 3 ( = 𝑖 → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸𝑖) 𝐹))
6 oveq2 7418 . . . 4 ( = (𝑖 + 1) → (𝐸) = (𝐸↑(𝑖 + 1)))
76breq1d 5118 . . 3 ( = (𝑖 + 1) → ((𝐸) 𝐹 ↔ (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹))
8 oveq2 7418 . . . 4 ( = 𝐿 → (𝐸) = (𝐸𝐿))
98breq1d 5118 . . 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 42821 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝐹𝐵))
1312simpld 499 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℕ)
1413nncnd 12248 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
1514exp0d 14175 . . . 4 (𝜑 → (𝐸↑0) = 1)
16 aks6d1c1.11 . . . . . . . . . 10 𝑂 = (eval1𝐾)
17 aks6d1c1.2 . . . . . . . . . 10 𝑆 = (Poly1𝐾)
18 eqid 2761 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
19 aks6d1c1.3 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝑆)
20 aks6d1c1.13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐾 ∈ Field)
2120fldcrngd 20827 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐾 ∈ CRing)
2221adantr 485 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐾 ∈ CRing)
23 aks6d1c1.6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑉 = (mulGrp‘𝐾)
2423crngmgp 20322 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ CRing → 𝑉 ∈ CMnd)
2521, 24syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑉 ∈ CMnd)
26 aks6d1c1.15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
2726nnnn0d 12564 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ ℕ0)
28 aks6d1c1.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 = (.g𝑉)
2925, 27, 28isprimroot 42806 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) ↔ (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3029biimpd 232 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙))))
3130imp 411 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) ∧ (𝑅 𝑦) = (0g𝑉) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 ((𝑙 𝑦) = (0g𝑉) → 𝑅𝑙)))
3231simp1d 1158 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑉))
3323, 18mgpbas 20220 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐾) = (Base‘𝑉)
3432, 33eleqtrrdi 2872 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐾))
3512simprd 500 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹𝐵)
3635adantr 485 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝐹𝐵)
3716, 17, 18, 19, 22, 34, 36fveval1fvcl 22472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝐾))
3837, 33eleqtrdi 2871 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉))
39 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
4039, 28mulg1 19146 . . . . . . . 8 (((𝑂𝐹)‘𝑦) ∈ (Base‘𝑉) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘𝑦))
4138, 40syl 18 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘𝑦))
4239, 28mulg1 19146 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (Base‘𝑉) → (1 𝑦) = 𝑦)
4332, 42syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 𝑦) = 𝑦)
4443eqcomd 2767 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → 𝑦 = (1 𝑦))
4544fveq2d 6885 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → ((𝑂𝐹)‘𝑦) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4641, 45eqtrd 2796 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)) → (1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
4746ralrimiva 3155 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦)))
48 1nn 12243 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
4948a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
5010, 35, 49aks6d1c1p1 42820 . . . . 5 (𝜑 → (1 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝑉 PrimRoots 𝑅)(1 ((𝑂𝐹)‘𝑦)) = ((𝑂𝐹)‘(1 𝑦))))
5147, 50mpbird 260 . . . 4 (𝜑 → 1 𝐹)
5215, 51eqbrtrd 5132 . . 3 (𝜑 → (𝐸↑0) 𝐹)
5314ad2antrr 738 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐸 ∈ ℂ)
54 1nn0 12519 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
5554a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 1 ∈ ℕ0)
56 simplr 780 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5753, 55, 56expaddd 14183 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) = ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)))
5853exp1d 14176 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑1) = 𝐸)
5958oveq2d 7426 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · (𝐸↑1)) = ((𝐸𝑖) · 𝐸))
6057, 59eqtrd 2796 . . . 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 738 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝐾 ∈ Field)
67 aks6d1c1.14 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6867ad2antrr 738 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃 ∈ ℙ)
6926ad2antrr 738 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑅 ∈ ℕ)
70 aks6d1c1p8.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
7170ad2antrr 738 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸 gcd 𝑅) = 1)
72 aks6d1c1.17 . . . . . 6 (𝜑𝑃𝑁)
7372ad2antrr 738 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → 𝑃𝑁)
74 simpr 489 . . . . 5 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸𝑖) 𝐹)
7511ad2antrr 738 . . . . 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 42825 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → ((𝐸𝑖) · 𝐸) 𝐹)
7760, 76eqbrtrd 5132 . . 3 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) ∧ (𝐸𝑖) 𝐹) → (𝐸↑(𝑖 + 1)) 𝐹)
783, 5, 7, 9, 52, 77nn0indd 12692 . 2 ((𝜑𝐿 ∈ ℕ0) → (𝐸𝐿) 𝐹)
791, 78mpdan 699 1 (𝜑 → (𝐸𝐿) 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 400  w3a 1101   = wceq 1568  wcel 2141  wral 3077   class class class wbr 5108  {copab 5172  cfv 6536  (class class class)co 7410  cc 11097  0cc0 11099  1c1 11100   + caddc 11102   · cmul 11104  cn 12232  0cn0 12503  cexp 14096  cdvds 16309   gcd cgcd 16551  cprime 16728  Basecbs 17268  +gcplusg 17309  0gc0g 17491  .gcmg 19132  CMndccmn 19849  mulGrpcmgp 20215  CRingccrg 20315  Fieldcfield 20813  chrcchr 21630  algSccascl 21981  var1cv1 22315  Poly1cpl1 22316  eval1ce1 22453   PrimRoots cprimroots 42804
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  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 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-ofr 7675  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8156  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-2o 8453  df-er 8693  df-map 8825  df-pm 8826  df-ixp 8895  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-fsupp 9321  df-sup 9401  df-inf 9402  df-oi 9471  df-card 9924  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-z 12591  df-dec 12711  df-uz 12862  df-rp 13016  df-fz 13535  df-fzo 13682  df-fl 13824  df-mod 13902  df-seq 14037  df-exp 14097  df-hash 14366  df-cj 15149  df-re 15150  df-im 15151  df-sqrt 15285  df-abs 15286  df-dvds 16310  df-gcd 16552  df-struct 17206  df-sets 17223  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-ress 17290  df-plusg 17322  df-mulr 17323  df-sca 17325  df-vsca 17326  df-ip 17327  df-tset 17328  df-ple 17329  df-ds 17331  df-hom 17333  df-cco 17334  df-0g 17493  df-gsum 17494  df-prds 17499  df-pws 17501  df-mre 17637  df-mrc 17638  df-acs 17640  df-mgm 18697  df-sgrp 18776  df-mnd 18792  df-mhm 18840  df-submnd 18841  df-grp 19002  df-minusg 19003  df-sbg 19004  df-mulg 19133  df-subg 19188  df-ghm 19283  df-cntz 19386  df-cmn 19851  df-abl 19852  df-mgp 20216  df-rng 20230  df-ur 20263  df-srg 20268  df-ring 20316  df-cring 20317  df-rhm 20553  df-subrng 20630  df-subrg 20654  df-field 20815  df-lmod 20962  df-lss 21032  df-lsp 21072  df-assa 21982  df-asp 21983  df-ascl 21984  df-psr 22038  df-mvr 22039  df-mpl 22040  df-opsr 22042  df-evls 22204  df-evl 22205  df-psr1 22319  df-ply1 22321  df-evl1 22455  df-primroots 42805
This theorem is referenced by:  aks6d1c1  42829
  Copyright terms: Public domain W3C validator