Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  aks6d1c7lem4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem aks6d1c7lem4 42624
Description: In the AKS algorithm there exists a unique prime number 𝑝 that divides 𝑁. (Contributed by metakunt, 16-May-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
aks6d1c7.1 = {⟨𝑒, 𝑓⟩ ∣ (𝑒 ∈ ℕ ∧ 𝑓 ∈ (Base‘(Poly1𝐾)) ∧ ∀𝑦 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅)(𝑒(.g‘(mulGrp‘𝐾))(((eval1𝐾)‘𝑓)‘𝑦)) = (((eval1𝐾)‘𝑓)‘(𝑒(.g‘(mulGrp‘𝐾))𝑦)))}
aks6d1c7.2 𝑃 = (chr‘𝐾)
aks6d1c7.3 (𝜑𝐾 ∈ Field)
aks6d1c7.4 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
aks6d1c7.5 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
aks6d1c7.6 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ‘3))
aks6d1c7.7 (𝜑𝑃𝑁)
aks6d1c7.8 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑅) = 1)
aks6d1c7.9 𝐴 = (⌊‘((√‘(ϕ‘𝑅)) · (2 logb 𝑁)))
aks6d1c7.10 (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑2) < ((od𝑅)‘𝑁))
aks6d1c7.11 (𝜑 → (𝑥 ∈ (Base‘𝐾) ↦ (𝑃(.g‘(mulGrp‘𝐾))𝑥)) ∈ (𝐾 RingIso 𝐾))
aks6d1c7.12 (𝜑𝑀 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅))
aks6d1c7.13 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝑏 gcd 𝑁) = 1)
aks6d1c7.14 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ (1...𝐴)𝑁 ((var1𝐾)(+g‘(Poly1𝐾))((algSc‘(Poly1𝐾))‘((ℤRHom‘𝐾)‘𝑎))))
Assertion
Ref Expression
aks6d1c7lem4 (𝜑 → ∃!𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑁)
Distinct variable groups:   ,𝑎   𝐴,𝑎   𝐴,𝑏   𝐴,𝑒,𝑓,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦   𝐾,𝑎   𝐾,𝑏   𝑒,𝐾,𝑓,𝑦   𝑥,𝐾   𝑀,𝑎   𝑀,𝑏   𝑥,𝑀,𝑦   𝑁,𝑎,𝑝   𝑁,𝑏,𝑝   𝑒,𝑁,𝑓,𝑦   𝑥,𝑁,𝑝,𝑦   𝑃,𝑎,𝑝   𝑃,𝑏   𝑃,𝑒,𝑓,𝑦   𝑥,𝑃   𝑅,𝑎   𝑅,𝑒,𝑓,𝑦   𝑥,𝑅   𝜑,𝑎,𝑝   𝜑,𝑏   𝜑,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑒,𝑓)   𝐴(𝑝)   (𝑥,𝑦,𝑒,𝑓,𝑝,𝑏)   𝑅(𝑝,𝑏)   𝐾(𝑝)   𝑀(𝑒,𝑓,𝑝)

Proof of Theorem aks6d1c7lem4
StepHypRef Expression
1 aks6d1c7.4 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2 aks6d1c7.7 . . 3 (𝜑𝑃𝑁)
3 aks6d1c7.1 . . . . . . 7 = {⟨𝑒, 𝑓⟩ ∣ (𝑒 ∈ ℕ ∧ 𝑓 ∈ (Base‘(Poly1𝐾)) ∧ ∀𝑦 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅)(𝑒(.g‘(mulGrp‘𝐾))(((eval1𝐾)‘𝑓)‘𝑦)) = (((eval1𝐾)‘𝑓)‘(𝑒(.g‘(mulGrp‘𝐾))𝑦)))}
4 aks6d1c7.2 . . . . . . 7 𝑃 = (chr‘𝐾)
5 aks6d1c7.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐾 ∈ Field)
65ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝐾 ∈ Field)
71ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 ∈ ℙ)
8 aks6d1c7.5 . . . . . . . 8 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
98ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑅 ∈ ℕ)
10 aks6d1c7.6 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ‘3))
1110ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑁 ∈ (ℤ‘3))
122ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃𝑁)
13 aks6d1c7.8 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑅) = 1)
1413ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑁 gcd 𝑅) = 1)
15 aks6d1c7.9 . . . . . . 7 𝐴 = (⌊‘((√‘(ϕ‘𝑅)) · (2 logb 𝑁)))
16 aks6d1c7.10 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑2) < ((od𝑅)‘𝑁))
1716ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ((2 logb 𝑁)↑2) < ((od𝑅)‘𝑁))
18 aks6d1c7.11 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑥 ∈ (Base‘𝐾) ↦ (𝑃(.g‘(mulGrp‘𝐾))𝑥)) ∈ (𝐾 RingIso 𝐾))
1918ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑥 ∈ (Base‘𝐾) ↦ (𝑃(.g‘(mulGrp‘𝐾))𝑥)) ∈ (𝐾 RingIso 𝐾))
20 aks6d1c7.12 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅))
2120ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑀 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅))
22 aks6d1c7.13 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝑏 gcd 𝑁) = 1)
2322ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∀𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝑏 gcd 𝑁) = 1)
24 aks6d1c7.14 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ (1...𝐴)𝑁 ((var1𝐾)(+g‘(Poly1𝐾))((algSc‘(Poly1𝐾))‘((ℤRHom‘𝐾)‘𝑎))))
2524ad2antrr 727 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∀𝑎 ∈ (1...𝐴)𝑁 ((var1𝐾)(+g‘(Poly1𝐾))((algSc‘(Poly1𝐾))‘((ℤRHom‘𝐾)‘𝑎))))
26 simplr 769 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℙ)
27 simpr 484 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝𝑁)
2826, 27jca 511 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝𝑁))
293, 4, 6, 7, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 28aks6d1c7lem3 42623 . . . . . 6 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 = 𝑝)
3029eqcomd 2743 . . . . 5 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 = 𝑃)
3130ex 412 . . . 4 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
3231ralrimiva 3130 . . 3 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
331, 2, 323jca 1129 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃𝑁 ∧ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃)))
34 breq1 5089 . . 3 (𝑝 = 𝑃 → (𝑝𝑁𝑃𝑁))
3534eqreu 3676 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃𝑁 ∧ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃)) → ∃!𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑁)
3633, 35syl 17 1 (𝜑 → ∃!𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  ∃!wreu 3341   class class class wbr 5086  {copab 5148  cmpt 5167  cfv 6500  (class class class)co 7369  1c1 11041   · cmul 11045   < clt 11181  cn 12176  2c2 12238  3c3 12239  cuz 12790  ...cfz 13463  cfl 13751  cexp 14025  csqrt 15197  cdvds 16223   gcd cgcd 16465  cprime 16642  odcodz 16735  ϕcphi 16736  Basecbs 17181  +gcplusg 17222  .gcmg 19045  mulGrpcmgp 20123   RingIso crs 20452  Fieldcfield 20709  ℤRHomczrh 21481  chrcchr 21483  algSccascl 21834  var1cv1 22141  Poly1cpl1 22142  eval1ce1 22281   logb clogb 26730   PrimRoots cprimroots 42532
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 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5308  ax-pr 5376  ax-un 7691  ax-inf2 9564  ax-cnex 11096  ax-resscn 11097  ax-1cn 11098  ax-icn 11099  ax-addcl 11100  ax-addrcl 11101  ax-mulcl 11102  ax-mulrcl 11103  ax-mulcom 11104  ax-addass 11105  ax-mulass 11106  ax-distr 11107  ax-i2m1 11108  ax-1ne0 11109  ax-1rid 11110  ax-rnegex 11111  ax-rrecex 11112  ax-cnre 11113  ax-pre-lttri 11114  ax-pre-lttrn 11115  ax-pre-ltadd 11116  ax-pre-mulgt0 11117  ax-pre-sup 11118  ax-addf 11119  ax-mulf 11120
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 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-se 5586  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-isom 6509  df-riota 7326  df-ov 7372  df-oprab 7373  df-mpo 7374  df-of 7633  df-ofr 7634  df-om 7820  df-1st 7944  df-2nd 7945  df-supp 8113  df-tpos 8178  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-oadd 8411  df-er 8645  df-ec 8647  df-qs 8651  df-map 8777  df-pm 8778  df-ixp 8848  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-fsupp 9277  df-fi 9326  df-sup 9357  df-inf 9358  df-oi 9427  df-dju 9827  df-card 9865  df-pnf 11183  df-mnf 11184  df-xr 11185  df-ltxr 11186  df-le 11187  df-sub 11381  df-neg 11382  df-div 11810  df-nn 12177  df-2 12246  df-3 12247  df-4 12248  df-5 12249  df-6 12250  df-7 12251  df-8 12252  df-9 12253  df-n0 12440  df-xnn0 12513  df-z 12527  df-dec 12647  df-uz 12791  df-q 12901  df-rp 12945  df-xneg 13065  df-xadd 13066  df-xmul 13067  df-ioo 13304  df-ioc 13305  df-ico 13306  df-icc 13307  df-fz 13464  df-fzo 13611  df-fl 13753  df-mod 13831  df-seq 13966  df-exp 14026  df-fac 14238  df-bc 14267  df-hash 14295  df-shft 15031  df-cj 15063  df-re 15064  df-im 15065  df-sqrt 15199  df-abs 15200  df-limsup 15435  df-clim 15452  df-rlim 15453  df-sum 15651  df-prod 15871  df-fallfac 15974  df-ef 16034  df-sin 16036  df-cos 16037  df-pi 16039  df-dvds 16224  df-gcd 16466  df-prm 16643  df-odz 16737  df-phi 16738  df-pc 16810  df-struct 17119  df-sets 17136  df-slot 17154  df-ndx 17166  df-base 17182  df-ress 17203  df-plusg 17235  df-mulr 17236  df-starv 17237  df-sca 17238  df-vsca 17239  df-ip 17240  df-tset 17241  df-ple 17242  df-ds 17244  df-unif 17245  df-hom 17246  df-cco 17247  df-rest 17387  df-topn 17388  df-0g 17406  df-gsum 17407  df-topgen 17408  df-pt 17409  df-prds 17412  df-pws 17414  df-xrs 17468  df-qtop 17473  df-imas 17474  df-qus 17475  df-xps 17476  df-mre 17550  df-mrc 17551  df-acs 17553  df-mgm 18610  df-sgrp 18689  df-mnd 18705  df-mhm 18753  df-submnd 18754  df-grp 18914  df-minusg 18915  df-sbg 18916  df-mulg 19046  df-subg 19101  df-nsg 19102  df-eqg 19103  df-ghm 19190  df-gim 19236  df-cntz 19294  df-od 19505  df-cmn 19759  df-abl 19760  df-mgp 20124  df-rng 20136  df-ur 20165  df-srg 20170  df-ring 20218  df-cring 20219  df-oppr 20319  df-dvdsr 20339  df-unit 20340  df-invr 20370  df-dvr 20383  df-rhm 20454  df-rim 20455  df-nzr 20492  df-subrng 20525  df-subrg 20549  df-rlreg 20673  df-domn 20674  df-idom 20675  df-drng 20710  df-field 20711  df-lmod 20859  df-lss 20929  df-lsp 20969  df-sra 21170  df-rgmod 21171  df-lidl 21208  df-rsp 21209  df-2idl 21250  df-psmet 21346  df-xmet 21347  df-met 21348  df-bl 21349  df-mopn 21350  df-fbas 21351  df-fg 21352  df-cnfld 21355  df-zring 21429  df-zrh 21485  df-chr 21487  df-zn 21488  df-assa 21835  df-asp 21836  df-ascl 21837  df-psr 21891  df-mvr 21892  df-mpl 21893  df-opsr 21895  df-evls 22054  df-evl 22055  df-psr1 22145  df-vr1 22146  df-ply1 22147  df-coe1 22148  df-evl1 22283  df-top 22861  df-topon 22878  df-topsp 22900  df-bases 22913  df-cld 22986  df-ntr 22987  df-cls 22988  df-nei 23065  df-lp 23103  df-perf 23104  df-cn 23194  df-cnp 23195  df-haus 23282  df-tx 23529  df-hmeo 23722  df-fil 23813  df-fm 23905  df-flim 23906  df-flf 23907  df-xms 24287  df-ms 24288  df-tms 24289  df-cncf 24847  df-limc 25835  df-dv 25836  df-mdeg 26022  df-deg1 26023  df-mon1 26098  df-uc1p 26099  df-q1p 26100  df-r1p 26101  df-log 26522  df-cxp 26523  df-logb 26731  df-primroots 42533
This theorem is referenced by:  aks6d1c7  42625
  Copyright terms: Public domain W3C validator