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 42179
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 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝐾 ∈ Field)
71ad2antrr 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 ∈ ℙ)
8 aks6d1c7.5 . . . . . . . 8 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
98ad2antrr 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑅 ∈ ℕ)
10 aks6d1c7.6 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ‘3))
1110ad2antrr 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑁 ∈ (ℤ‘3))
122ad2antrr 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃𝑁)
13 aks6d1c7.8 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑅) = 1)
1413ad2antrr 726 . . . . . . 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 726 . . . . . . 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 726 . . . . . . 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 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑀 ∈ ((mulGrp‘𝐾) PrimRoots 𝑅))
22 aks6d1c7.13 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝑏 gcd 𝑁) = 1)
2322ad2antrr 726 . . . . . . 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 726 . . . . . . 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 42178 . . . . . 6 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 = 𝑝)
3029eqcomd 2743 . . . . 5 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 = 𝑃)
3130ex 412 . . . 4 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
3231ralrimiva 3146 . . 3 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
331, 2, 323jca 1129 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃𝑁 ∧ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃)))
34 breq1 5154 . . 3 (𝑝 = 𝑃 → (𝑝𝑁𝑃𝑁))
3534eqreu 3741 . 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 1539  wcel 2108  wral 3061  ∃!wreu 3378   class class class wbr 5151  {copab 5213  cmpt 5234  cfv 6569  (class class class)co 7438  1c1 11163   · cmul 11167   < clt 11302  cn 12273  2c2 12328  3c3 12329  cuz 12885  ...cfz 13553  cfl 13836  cexp 14108  csqrt 15278  cdvds 16296   gcd cgcd 16537  cprime 16714  odcodz 16806  ϕcphi 16807  Basecbs 17254  +gcplusg 17307  .gcmg 19107  mulGrpcmgp 20161   RingIso crs 20496  Fieldcfield 20756  ℤRHomczrh 21537  chrcchr 21539  algSccascl 21899  var1cv1 22202  Poly1cpl1 22203  eval1ce1 22343   logb clogb 26833   PrimRoots cprimroots 42087
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5288  ax-sep 5305  ax-nul 5315  ax-pow 5374  ax-pr 5441  ax-un 7761  ax-inf2 9688  ax-cnex 11218  ax-resscn 11219  ax-1cn 11220  ax-icn 11221  ax-addcl 11222  ax-addrcl 11223  ax-mulcl 11224  ax-mulrcl 11225  ax-mulcom 11226  ax-addass 11227  ax-mulass 11228  ax-distr 11229  ax-i2m1 11230  ax-1ne0 11231  ax-1rid 11232  ax-rnegex 11233  ax-rrecex 11234  ax-cnre 11235  ax-pre-lttri 11236  ax-pre-lttrn 11237  ax-pre-ltadd 11238  ax-pre-mulgt0 11239  ax-pre-sup 11240  ax-addf 11241  ax-mulf 11242
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3483  df-sbc 3795  df-csb 3912  df-dif 3969  df-un 3971  df-in 3973  df-ss 3983  df-pss 3986  df-nul 4343  df-if 4535  df-pw 4610  df-sn 4635  df-pr 4637  df-tp 4639  df-op 4641  df-uni 4916  df-int 4955  df-iun 5001  df-iin 5002  df-br 5152  df-opab 5214  df-mpt 5235  df-tr 5269  df-id 5587  df-eprel 5593  df-po 5601  df-so 5602  df-fr 5645  df-se 5646  df-we 5647  df-xp 5699  df-rel 5700  df-cnv 5701  df-co 5702  df-dm 5703  df-rn 5704  df-res 5705  df-ima 5706  df-pred 6329  df-ord 6395  df-on 6396  df-lim 6397  df-suc 6398  df-iota 6522  df-fun 6571  df-fn 6572  df-f 6573  df-f1 6574  df-fo 6575  df-f1o 6576  df-fv 6577  df-isom 6578  df-riota 7395  df-ov 7441  df-oprab 7442  df-mpo 7443  df-of 7704  df-ofr 7705  df-om 7895  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8194  df-tpos 8259  df-frecs 8314  df-wrecs 8345  df-recs 8419  df-rdg 8458  df-1o 8514  df-2o 8515  df-oadd 8518  df-er 8753  df-ec 8755  df-qs 8759  df-map 8876  df-pm 8877  df-ixp 8946  df-en 8994  df-dom 8995  df-sdom 8996  df-fin 8997  df-fsupp 9409  df-fi 9458  df-sup 9489  df-inf 9490  df-oi 9557  df-dju 9948  df-card 9986  df-pnf 11304  df-mnf 11305  df-xr 11306  df-ltxr 11307  df-le 11308  df-sub 11501  df-neg 11502  df-div 11928  df-nn 12274  df-2 12336  df-3 12337  df-4 12338  df-5 12339  df-6 12340  df-7 12341  df-8 12342  df-9 12343  df-n0 12534  df-xnn0 12607  df-z 12621  df-dec 12741  df-uz 12886  df-q 12998  df-rp 13042  df-xneg 13161  df-xadd 13162  df-xmul 13163  df-ioo 13397  df-ioc 13398  df-ico 13399  df-icc 13400  df-fz 13554  df-fzo 13701  df-fl 13838  df-mod 13916  df-seq 14049  df-exp 14109  df-fac 14319  df-bc 14348  df-hash 14376  df-shft 15112  df-cj 15144  df-re 15145  df-im 15146  df-sqrt 15280  df-abs 15281  df-limsup 15513  df-clim 15530  df-rlim 15531  df-sum 15729  df-prod 15946  df-fallfac 16049  df-ef 16109  df-sin 16111  df-cos 16112  df-pi 16114  df-dvds 16297  df-gcd 16538  df-prm 16715  df-odz 16808  df-phi 16809  df-pc 16880  df-struct 17190  df-sets 17207  df-slot 17225  df-ndx 17237  df-base 17255  df-ress 17284  df-plusg 17320  df-mulr 17321  df-starv 17322  df-sca 17323  df-vsca 17324  df-ip 17325  df-tset 17326  df-ple 17327  df-ds 17329  df-unif 17330  df-hom 17331  df-cco 17332  df-rest 17478  df-topn 17479  df-0g 17497  df-gsum 17498  df-topgen 17499  df-pt 17500  df-prds 17503  df-pws 17505  df-xrs 17558  df-qtop 17563  df-imas 17564  df-qus 17565  df-xps 17566  df-mre 17640  df-mrc 17641  df-acs 17643  df-mgm 18675  df-sgrp 18754  df-mnd 18770  df-mhm 18818  df-submnd 18819  df-grp 18976  df-minusg 18977  df-sbg 18978  df-mulg 19108  df-subg 19163  df-nsg 19164  df-eqg 19165  df-ghm 19253  df-gim 19299  df-cntz 19357  df-od 19570  df-cmn 19824  df-abl 19825  df-mgp 20162  df-rng 20180  df-ur 20209  df-srg 20214  df-ring 20262  df-cring 20263  df-oppr 20360  df-dvdsr 20383  df-unit 20384  df-invr 20414  df-dvr 20427  df-rhm 20498  df-rim 20499  df-nzr 20539  df-subrng 20572  df-subrg 20596  df-rlreg 20720  df-domn 20721  df-idom 20722  df-drng 20757  df-field 20758  df-lmod 20886  df-lss 20957  df-lsp 20997  df-sra 21199  df-rgmod 21200  df-lidl 21245  df-rsp 21246  df-2idl 21287  df-psmet 21383  df-xmet 21384  df-met 21385  df-bl 21386  df-mopn 21387  df-fbas 21388  df-fg 21389  df-cnfld 21392  df-zring 21485  df-zrh 21541  df-chr 21543  df-zn 21544  df-assa 21900  df-asp 21901  df-ascl 21902  df-psr 21956  df-mvr 21957  df-mpl 21958  df-opsr 21960  df-evls 22125  df-evl 22126  df-psr1 22206  df-vr1 22207  df-ply1 22208  df-coe1 22209  df-evl1 22345  df-top 22925  df-topon 22942  df-topsp 22964  df-bases 22978  df-cld 23052  df-ntr 23053  df-cls 23054  df-nei 23131  df-lp 23169  df-perf 23170  df-cn 23260  df-cnp 23261  df-haus 23348  df-tx 23595  df-hmeo 23788  df-fil 23879  df-fm 23971  df-flim 23972  df-flf 23973  df-xms 24355  df-ms 24356  df-tms 24357  df-cncf 24929  df-limc 25927  df-dv 25928  df-mdeg 26120  df-deg1 26121  df-mon1 26196  df-uc1p 26197  df-q1p 26198  df-r1p 26199  df-log 26624  df-cxp 26625  df-logb 26834  df-primroots 42088
This theorem is referenced by:  aks6d1c7  42180
  Copyright terms: Public domain W3C validator