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 42143
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 42142 . . . . . 6 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑃 = 𝑝)
3029eqcomd 2740 . . . . 5 (((𝜑𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 = 𝑃)
3130ex 412 . . . 4 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
3231ralrimiva 3133 . . 3 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃))
331, 2, 323jca 1128 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃𝑁 ∧ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 = 𝑃)))
34 breq1 5126 . . 3 (𝑝 = 𝑃 → (𝑝𝑁𝑃𝑁))
3534eqreu 3717 . 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 1539  wcel 2107  wral 3050  ∃!wreu 3361   class class class wbr 5123  {copab 5185  cmpt 5205  cfv 6541  (class class class)co 7413  1c1 11138   · cmul 11142   < clt 11277  cn 12248  2c2 12303  3c3 12304  cuz 12860  ...cfz 13529  cfl 13812  cexp 14084  csqrt 15254  cdvds 16272   gcd cgcd 16513  cprime 16690  odcodz 16782  ϕcphi 16783  Basecbs 17229  +gcplusg 17273  .gcmg 19054  mulGrpcmgp 20105   RingIso crs 20438  Fieldcfield 20698  ℤRHomczrh 21472  chrcchr 21474  algSccascl 21826  var1cv1 22125  Poly1cpl1 22126  eval1ce1 22266   logb clogb 26743   PrimRoots cprimroots 42051
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 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5259  ax-sep 5276  ax-nul 5286  ax-pow 5345  ax-pr 5412  ax-un 7737  ax-inf2 9663  ax-cnex 11193  ax-resscn 11194  ax-1cn 11195  ax-icn 11196  ax-addcl 11197  ax-addrcl 11198  ax-mulcl 11199  ax-mulrcl 11200  ax-mulcom 11201  ax-addass 11202  ax-mulass 11203  ax-distr 11204  ax-i2m1 11205  ax-1ne0 11206  ax-1rid 11207  ax-rnegex 11208  ax-rrecex 11209  ax-cnre 11210  ax-pre-lttri 11211  ax-pre-lttrn 11212  ax-pre-ltadd 11213  ax-pre-mulgt0 11214  ax-pre-sup 11215  ax-addf 11216  ax-mulf 11217
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3363  df-reu 3364  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-tp 4611  df-op 4613  df-uni 4888  df-int 4927  df-iun 4973  df-iin 4974  df-br 5124  df-opab 5186  df-mpt 5206  df-tr 5240  df-id 5558  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-se 5618  df-we 5619  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-pred 6301  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7679  df-ofr 7680  df-om 7870  df-1st 7996  df-2nd 7997  df-supp 8168  df-tpos 8233  df-frecs 8288  df-wrecs 8319  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8488  df-2o 8489  df-oadd 8492  df-er 8727  df-ec 8729  df-qs 8733  df-map 8850  df-pm 8851  df-ixp 8920  df-en 8968  df-dom 8969  df-sdom 8970  df-fin 8971  df-fsupp 9384  df-fi 9433  df-sup 9464  df-inf 9465  df-oi 9532  df-dju 9923  df-card 9961  df-pnf 11279  df-mnf 11280  df-xr 11281  df-ltxr 11282  df-le 11283  df-sub 11476  df-neg 11477  df-div 11903  df-nn 12249  df-2 12311  df-3 12312  df-4 12313  df-5 12314  df-6 12315  df-7 12316  df-8 12317  df-9 12318  df-n0 12510  df-xnn0 12583  df-z 12597  df-dec 12717  df-uz 12861  df-q 12973  df-rp 13017  df-xneg 13136  df-xadd 13137  df-xmul 13138  df-ioo 13373  df-ioc 13374  df-ico 13375  df-icc 13376  df-fz 13530  df-fzo 13677  df-fl 13814  df-mod 13892  df-seq 14025  df-exp 14085  df-fac 14295  df-bc 14324  df-hash 14352  df-shft 15088  df-cj 15120  df-re 15121  df-im 15122  df-sqrt 15256  df-abs 15257  df-limsup 15489  df-clim 15506  df-rlim 15507  df-sum 15705  df-prod 15922  df-fallfac 16025  df-ef 16085  df-sin 16087  df-cos 16088  df-pi 16090  df-dvds 16273  df-gcd 16514  df-prm 16691  df-odz 16784  df-phi 16785  df-pc 16857  df-struct 17166  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17230  df-ress 17253  df-plusg 17286  df-mulr 17287  df-starv 17288  df-sca 17289  df-vsca 17290  df-ip 17291  df-tset 17292  df-ple 17293  df-ds 17295  df-unif 17296  df-hom 17297  df-cco 17298  df-rest 17438  df-topn 17439  df-0g 17457  df-gsum 17458  df-topgen 17459  df-pt 17460  df-prds 17463  df-pws 17465  df-xrs 17518  df-qtop 17523  df-imas 17524  df-qus 17525  df-xps 17526  df-mre 17600  df-mrc 17601  df-acs 17603  df-mgm 18622  df-sgrp 18701  df-mnd 18717  df-mhm 18765  df-submnd 18766  df-grp 18923  df-minusg 18924  df-sbg 18925  df-mulg 19055  df-subg 19110  df-nsg 19111  df-eqg 19112  df-ghm 19200  df-gim 19246  df-cntz 19304  df-od 19514  df-cmn 19768  df-abl 19769  df-mgp 20106  df-rng 20118  df-ur 20147  df-srg 20152  df-ring 20200  df-cring 20201  df-oppr 20302  df-dvdsr 20325  df-unit 20326  df-invr 20356  df-dvr 20369  df-rhm 20440  df-rim 20441  df-nzr 20481  df-subrng 20514  df-subrg 20538  df-rlreg 20662  df-domn 20663  df-idom 20664  df-drng 20699  df-field 20700  df-lmod 20828  df-lss 20898  df-lsp 20938  df-sra 21140  df-rgmod 21141  df-lidl 21180  df-rsp 21181  df-2idl 21222  df-psmet 21318  df-xmet 21319  df-met 21320  df-bl 21321  df-mopn 21322  df-fbas 21323  df-fg 21324  df-cnfld 21327  df-zring 21420  df-zrh 21476  df-chr 21478  df-zn 21479  df-assa 21827  df-asp 21828  df-ascl 21829  df-psr 21883  df-mvr 21884  df-mpl 21885  df-opsr 21887  df-evls 22046  df-evl 22047  df-psr1 22129  df-vr1 22130  df-ply1 22131  df-coe1 22132  df-evl1 22268  df-top 22848  df-topon 22865  df-topsp 22887  df-bases 22900  df-cld 22973  df-ntr 22974  df-cls 22975  df-nei 23052  df-lp 23090  df-perf 23091  df-cn 23181  df-cnp 23182  df-haus 23269  df-tx 23516  df-hmeo 23709  df-fil 23800  df-fm 23892  df-flim 23893  df-flf 23894  df-xms 24275  df-ms 24276  df-tms 24277  df-cncf 24840  df-limc 25837  df-dv 25838  df-mdeg 26030  df-deg1 26031  df-mon1 26106  df-uc1p 26107  df-q1p 26108  df-r1p 26109  df-log 26534  df-cxp 26535  df-logb 26744  df-primroots 42052
This theorem is referenced by:  aks6d1c7  42144
  Copyright terms: Public domain W3C validator