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 42376
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 768 . . . . . . . 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 42375 . . . . . 6 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 = 𝑝)
3029eqcomd 2740 . . . . 5 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 = 𝑃)
3130ex 412 . . . 4 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
3231ralrimiva 3126 . . 3 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
331, 2, 323jca 1128 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃𝑁 ∧ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃)))
34 breq1 5099 . . 3 (𝑝 = 𝑃 → (𝑝𝑁𝑃𝑁))
3534eqreu 3685 . 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 1086   = wceq 1541  wcel 2113  wral 3049  ∃!wreu 3346   class class class wbr 5096  {copab 5158  cmpt 5177  cfv 6490  (class class class)co 7356  1c1 11025   · cmul 11029   < clt 11164  cn 12143  2c2 12198  3c3 12199  cuz 12749  ...cfz 13421  cfl 13708  cexp 13982  csqrt 15154  cdvds 16177   gcd cgcd 16419  cprime 16596  odcodz 16688  ϕcphi 16689  Basecbs 17134  +gcplusg 17175  .gcmg 18995  mulGrpcmgp 20073   RingIso crs 20404  Fieldcfield 20661  ℤRHomczrh 21452  chrcchr 21454  algSccascl 21805  var1cv1 22114  Poly1cpl1 22115  eval1ce1 22256   logb clogb 26728   PrimRoots cprimroots 42284
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2706  ax-rep 5222  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-inf2 9548  ax-cnex 11080  ax-resscn 11081  ax-1cn 11082  ax-icn 11083  ax-addcl 11084  ax-addrcl 11085  ax-mulcl 11086  ax-mulrcl 11087  ax-mulcom 11088  ax-addass 11089  ax-mulass 11090  ax-distr 11091  ax-i2m1 11092  ax-1ne0 11093  ax-1rid 11094  ax-rnegex 11095  ax-rrecex 11096  ax-cnre 11097  ax-pre-lttri 11098  ax-pre-lttrn 11099  ax-pre-ltadd 11100  ax-pre-mulgt0 11101  ax-pre-sup 11102  ax-addf 11103  ax-mulf 11104
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-tp 4583  df-op 4585  df-uni 4862  df-int 4901  df-iun 4946  df-iin 4947  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-se 5576  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-isom 6499  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-of 7620  df-ofr 7621  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-supp 8101  df-tpos 8166  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-oadd 8399  df-er 8633  df-ec 8635  df-qs 8639  df-map 8763  df-pm 8764  df-ixp 8834  df-en 8882  df-dom 8883  df-sdom 8884  df-fin 8885  df-fsupp 9263  df-fi 9312  df-sup 9343  df-inf 9344  df-oi 9413  df-dju 9811  df-card 9849  df-pnf 11166  df-mnf 11167  df-xr 11168  df-ltxr 11169  df-le 11170  df-sub 11364  df-neg 11365  df-div 11793  df-nn 12144  df-2 12206  df-3 12207  df-4 12208  df-5 12209  df-6 12210  df-7 12211  df-8 12212  df-9 12213  df-n0 12400  df-xnn0 12473  df-z 12487  df-dec 12606  df-uz 12750  df-q 12860  df-rp 12904  df-xneg 13024  df-xadd 13025  df-xmul 13026  df-ioo 13263  df-ioc 13264  df-ico 13265  df-icc 13266  df-fz 13422  df-fzo 13569  df-fl 13710  df-mod 13788  df-seq 13923  df-exp 13983  df-fac 14195  df-bc 14224  df-hash 14252  df-shft 14988  df-cj 15020  df-re 15021  df-im 15022  df-sqrt 15156  df-abs 15157  df-limsup 15392  df-clim 15409  df-rlim 15410  df-sum 15608  df-prod 15825  df-fallfac 15928  df-ef 15988  df-sin 15990  df-cos 15991  df-pi 15993  df-dvds 16178  df-gcd 16420  df-prm 16597  df-odz 16690  df-phi 16691  df-pc 16763  df-struct 17072  df-sets 17089  df-slot 17107  df-ndx 17119  df-base 17135  df-ress 17156  df-plusg 17188  df-mulr 17189  df-starv 17190  df-sca 17191  df-vsca 17192  df-ip 17193  df-tset 17194  df-ple 17195  df-ds 17197  df-unif 17198  df-hom 17199  df-cco 17200  df-rest 17340  df-topn 17341  df-0g 17359  df-gsum 17360  df-topgen 17361  df-pt 17362  df-prds 17365  df-pws 17367  df-xrs 17421  df-qtop 17426  df-imas 17427  df-qus 17428  df-xps 17429  df-mre 17503  df-mrc 17504  df-acs 17506  df-mgm 18563  df-sgrp 18642  df-mnd 18658  df-mhm 18706  df-submnd 18707  df-grp 18864  df-minusg 18865  df-sbg 18866  df-mulg 18996  df-subg 19051  df-nsg 19052  df-eqg 19053  df-ghm 19140  df-gim 19186  df-cntz 19244  df-od 19455  df-cmn 19709  df-abl 19710  df-mgp 20074  df-rng 20086  df-ur 20115  df-srg 20120  df-ring 20168  df-cring 20169  df-oppr 20271  df-dvdsr 20291  df-unit 20292  df-invr 20322  df-dvr 20335  df-rhm 20406  df-rim 20407  df-nzr 20444  df-subrng 20477  df-subrg 20501  df-rlreg 20625  df-domn 20626  df-idom 20627  df-drng 20662  df-field 20663  df-lmod 20811  df-lss 20881  df-lsp 20921  df-sra 21123  df-rgmod 21124  df-lidl 21161  df-rsp 21162  df-2idl 21203  df-psmet 21299  df-xmet 21300  df-met 21301  df-bl 21302  df-mopn 21303  df-fbas 21304  df-fg 21305  df-cnfld 21308  df-zring 21400  df-zrh 21456  df-chr 21458  df-zn 21459  df-assa 21806  df-asp 21807  df-ascl 21808  df-psr 21863  df-mvr 21864  df-mpl 21865  df-opsr 21867  df-evls 22027  df-evl 22028  df-psr1 22118  df-vr1 22119  df-ply1 22120  df-coe1 22121  df-evl1 22258  df-top 22836  df-topon 22853  df-topsp 22875  df-bases 22888  df-cld 22961  df-ntr 22962  df-cls 22963  df-nei 23040  df-lp 23078  df-perf 23079  df-cn 23169  df-cnp 23170  df-haus 23257  df-tx 23504  df-hmeo 23697  df-fil 23788  df-fm 23880  df-flim 23881  df-flf 23882  df-xms 24262  df-ms 24263  df-tms 24264  df-cncf 24825  df-limc 25821  df-dv 25822  df-mdeg 26014  df-deg1 26015  df-mon1 26090  df-uc1p 26091  df-q1p 26092  df-r1p 26093  df-log 26519  df-cxp 26520  df-logb 26729  df-primroots 42285
This theorem is referenced by:  aks6d1c7  42377
  Copyright terms: Public domain W3C validator