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Theorem lgseisenlem2 25406
Description: Lemma for lgseisen 25409. The function 𝑀 is an injection (and hence a bijection by the pigeonhole principle). (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lgseisen.1 (𝜑𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}))
lgseisen.2 (𝜑𝑄 ∈ (ℙ ∖ {2}))
lgseisen.3 (𝜑𝑃𝑄)
lgseisen.4 𝑅 = ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃)
lgseisen.5 𝑀 = (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↦ ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
lgseisen.6 𝑆 = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃)
Assertion
Ref Expression
lgseisenlem2 (𝜑𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1-onto→(1...((𝑃 − 1) / 2)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑃   𝜑,𝑥,𝑦   𝑦,𝑀   𝑥,𝑄,𝑦   𝑥,𝑆
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑥,𝑦)   𝑆(𝑦)   𝑀(𝑥)

Proof of Theorem lgseisenlem2
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lgseisen.1 . . . 4 (𝜑𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}))
2 lgseisen.2 . . . 4 (𝜑𝑄 ∈ (ℙ ∖ {2}))
3 lgseisen.3 . . . 4 (𝜑𝑃𝑄)
4 lgseisen.4 . . . 4 𝑅 = ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃)
5 lgseisen.5 . . . 4 𝑀 = (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↦ ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
61, 2, 3, 4, 5lgseisenlem1 25405 . . 3 (𝜑𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))⟶(1...((𝑃 − 1) / 2)))
7 oveq2 6854 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑦 → (2 · 𝑥) = (2 · 𝑦))
87oveq2d 6862 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑦 → (𝑄 · (2 · 𝑥)) = (𝑄 · (2 · 𝑦)))
98oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
10 lgseisen.6 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑆 = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃)
119, 4, 103eqtr4g 2824 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑦𝑅 = 𝑆)
1211oveq2d 6862 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑦 → (-1↑𝑅) = (-1↑𝑆))
1312, 11oveq12d 6864 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑦 → ((-1↑𝑅) · 𝑅) = ((-1↑𝑆) · 𝑆))
1413oveq1d 6861 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑦 → (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) = (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃))
1514oveq1d 6861 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) = ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2))
16 ovex 6878 . . . . . . . . 9 ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2) ∈ V
1715, 5, 16fvmpt 6475 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → (𝑀𝑦) = ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2))
1817ad2antrl 719 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑀𝑦) = ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2))
19 ovex 6878 . . . . . . . . 9 ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) ∈ V
205fvmpt2 6484 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) ∈ V) → (𝑀𝑥) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
2119, 20mpan2 682 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → (𝑀𝑥) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
2221ad2antll 720 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑀𝑥) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
2318, 22eqeq12d 2780 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) ↔ ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2)))
242adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑄 ∈ (ℙ ∖ {2}))
2524eldifad 3746 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑄 ∈ ℙ)
26 prmz 15683 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑄 ∈ ℙ → 𝑄 ∈ ℤ)
2725, 26syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑄 ∈ ℤ)
28 2z 11661 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℤ
29 elfzelz 12554 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑦 ∈ ℤ)
3029ad2antrl 719 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑦 ∈ ℤ)
31 zmulcl 11678 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (2 · 𝑦) ∈ ℤ)
3228, 30, 31sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ∈ ℤ)
3327, 32zmulcld 11740 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (2 · 𝑦)) ∈ ℤ)
341adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}))
3534eldifad 3746 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ ℙ)
36 prmnn 15682 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
3735, 36syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ ℕ)
3833, 37zmodcld 12904 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
3910, 38syl5eqel 2848 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑆 ∈ ℕ0)
4039nn0zd 11732 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑆 ∈ ℤ)
41 m1expcl 13095 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ∈ ℤ → (-1↑𝑆) ∈ ℤ)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑆) ∈ ℤ)
4342, 40zmulcld 11740 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑆) · 𝑆) ∈ ℤ)
4443, 37zmodcld 12904 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
4544nn0cnd 11604 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) ∈ ℂ)
46 elfzelz 12554 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑥 ∈ ℤ)
4746ad2antll 720 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑥 ∈ ℤ)
48 zmulcl 11678 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (2 · 𝑥) ∈ ℤ)
4928, 47, 48sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ∈ ℤ)
5027, 49zmulcld 11740 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (2 · 𝑥)) ∈ ℤ)
5150, 37zmodcld 12904 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
524, 51syl5eqel 2848 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑅 ∈ ℕ0)
5352nn0zd 11732 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑅 ∈ ℤ)
54 m1expcl 13095 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ ℤ → (-1↑𝑅) ∈ ℤ)
5553, 54syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑅) ∈ ℤ)
5655, 53zmulcld 11740 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · 𝑅) ∈ ℤ)
5756, 37zmodcld 12904 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
5857nn0cnd 11604 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) ∈ ℂ)
59 2cnd 11354 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 2 ∈ ℂ)
60 2ne0 11387 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
6160a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 2 ≠ 0)
62 div11 10971 . . . . . . . 8 (((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) ∈ ℂ ∧ (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → (((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) ↔ (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃)))
6345, 58, 59, 61, 62syl112anc 1493 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) ↔ (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃)))
6437nnrpd 12073 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ ℝ+)
65 eqidd 2766 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑆) mod 𝑃) = ((-1↑𝑆) mod 𝑃))
6610oveq1i 6856 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 mod 𝑃) = (((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) mod 𝑃)
6733zred 11734 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (2 · 𝑦)) ∈ ℝ)
68 modabs2 12917 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑄 · (2 · 𝑦)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → (((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
6967, 64, 68syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
7066, 69syl5eq 2811 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑆 mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
7142, 42, 40, 33, 64, 65, 70modmul12d 12937 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) = (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) mod 𝑃))
72 eqidd 2766 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) mod 𝑃) = ((-1↑𝑅) mod 𝑃))
734oveq1i 6856 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 mod 𝑃) = (((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃) mod 𝑃)
7450zred 11734 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (2 · 𝑥)) ∈ ℝ)
75 modabs2 12917 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑄 · (2 · 𝑥)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → (((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃) mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃))
7674, 64, 75syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃) mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃))
7773, 76syl5eq 2811 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑅 mod 𝑃) = ((𝑄 · (2 · 𝑥)) mod 𝑃))
7855, 55, 53, 50, 64, 72, 77modmul12d 12937 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) mod 𝑃))
7971, 78eqeq12d 2780 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) ↔ (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) mod 𝑃)))
8042, 33zmulcld 11740 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) ∈ ℤ)
8155, 50zmulcld 11740 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) ∈ ℤ)
82 moddvds 15290 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) ∈ ℤ ∧ ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) ∈ ℤ) → ((((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))))))
8337, 80, 81, 82syl3anc 1490 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))))))
8427zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑄 ∈ ℂ)
8542, 32zmulcld 11740 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) ∈ ℤ)
8685zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) ∈ ℂ)
8755, 49zmulcld 11740 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)) ∈ ℤ)
8887zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)) ∈ ℂ)
8984, 86, 88subdid 10744 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = ((𝑄 · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) − (𝑄 · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))))
9042zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑆) ∈ ℂ)
9132zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ∈ ℂ)
9284, 90, 91mul12d 10503 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) = ((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))))
9355zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑅) ∈ ℂ)
9449zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ∈ ℂ)
9584, 93, 94mul12d 10503 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) = ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))))
9692, 95oveq12d 6864 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑄 · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) − (𝑄 · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥)))))
9789, 96eqtrd 2799 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥)))))
9897breq2d 4823 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))))))
993adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃𝑄)
100 prmrp 15717 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑄 ∈ ℙ) → ((𝑃 gcd 𝑄) = 1 ↔ 𝑃𝑄))
10135, 25, 100syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 gcd 𝑄) = 1 ↔ 𝑃𝑄))
10299, 101mpbird 248 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 gcd 𝑄) = 1)
103 prmz 15683 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
10435, 103syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ ℤ)
10585, 87zsubcld 11739 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) ∈ ℤ)
106 coprmdvds 15661 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑄 ∈ ℤ ∧ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) ∧ (𝑃 gcd 𝑄) = 1) → 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))))
107104, 27, 105, 106syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 ∥ (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) ∧ (𝑃 gcd 𝑄) = 1) → 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))))
108102, 107mpan2d 685 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) → 𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))))
109 dvdsmultr2 15320 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (-1↑𝑅) ∈ ℤ ∧ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) → 𝑃 ∥ ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))))))
110104, 55, 105, 109syl3anc 1490 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) → 𝑃 ∥ ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))))))
11193, 86, 88subdid 10744 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = (((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))))
112 neg1cn 11397 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ∈ ℂ
113112a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → -1 ∈ ℂ)
114113, 39, 52expaddd 13222 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑(𝑅 + 𝑆)) = ((-1↑𝑅) · (-1↑𝑆)))
115114oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) = (((-1↑𝑅) · (-1↑𝑆)) · (2 · 𝑦)))
11693, 90, 91mulassd 10321 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · (-1↑𝑆)) · (2 · 𝑦)) = ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))))
117115, 116eqtr2d 2800 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) = ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)))
118 ax-1cn 10251 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1 ∈ ℂ
119 ax-1ne0 10262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1 ≠ 0
120 divneg2 11007 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((1 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 1 ≠ 0) → -(1 / 1) = (1 / -1))
121118, 118, 119, 120mp3an 1585 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 -(1 / 1) = (1 / -1)
122 1div1e1 10975 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (1 / 1) = 1
123122negeqi 10532 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 -(1 / 1) = -1
124121, 123eqtr3i 2789 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (1 / -1) = -1
125124oveq1i 6856 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((1 / -1)↑𝑅) = (-1↑𝑅)
126 neg1ne0 11399 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 -1 ≠ 0
127126a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → -1 ≠ 0)
128113, 127, 53exprecd 13228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((1 / -1)↑𝑅) = (1 / (-1↑𝑅)))
129125, 128syl5eqr 2813 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑅) = (1 / (-1↑𝑅)))
130129oveq2d 6862 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (-1↑𝑅)) = ((-1↑𝑅) · (1 / (-1↑𝑅))))
131113, 127, 53expne0d 13226 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑𝑅) ≠ 0)
13293, 131recidd 11054 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (1 / (-1↑𝑅))) = 1)
133130, 132eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (-1↑𝑅)) = 1)
134133oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · (-1↑𝑅)) · (2 · 𝑥)) = (1 · (2 · 𝑥)))
13593, 93, 94mulassd 10321 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · (-1↑𝑅)) · (2 · 𝑥)) = ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))))
13694mulid2d 10316 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (1 · (2 · 𝑥)) = (2 · 𝑥))
137134, 135, 1363eqtr3d 2807 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥))) = (2 · 𝑥))
138117, 137oveq12d 6864 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥)))
139111, 138eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) = (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥)))
140139breq2d 4823 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥))))
141 eqcom 2772 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ ((2 · 𝑥) mod 𝑃) = ((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
14291mulm1d 10740 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1 · (2 · 𝑦)) = -(2 · 𝑦))
143142oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃))
144143eqeq2d 2775 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((2 · 𝑥) mod 𝑃) = ((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) ↔ ((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃)))
145141, 144syl5bb 274 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ ((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃)))
14632znegcld 11736 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → -(2 · 𝑦) ∈ ℤ)
147 moddvds 15290 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (2 · 𝑥) ∈ ℤ ∧ -(2 · 𝑦) ∈ ℤ) → (((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦))))
14837, 49, 146, 147syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦))))
149 elfznn 12582 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑥 ∈ ℕ)
150149ad2antll 720 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑥 ∈ ℕ)
151 elfznn 12582 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑦 ∈ ℕ)
152151ad2antrl 719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑦 ∈ ℕ)
153150, 152nnaddcld 11328 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℕ)
154150nnred 11295 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
15530zred 11734 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑦 ∈ ℝ)
156 oddprm 15808 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
15734, 156syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
158157nnred 11295 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
159 elfzle2 12557 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑥 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))
160159ad2antll 720 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑥 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))
161 elfzle2 12557 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑦 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))
162161ad2antrl 719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑦 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))
163154, 155, 158, 158, 160, 162le2addd 10904 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑥 + 𝑦) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) + ((𝑃 − 1) / 2)))
16437nnred 11295 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ∈ ℝ)
165 peano2rem 10606 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (𝑃 ∈ ℝ → (𝑃 − 1) ∈ ℝ)
166164, 165syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 − 1) ∈ ℝ)
167166recnd 10326 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
1681672halvesd 11528 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((𝑃 − 1) / 2) + ((𝑃 − 1) / 2)) = (𝑃 − 1))
169163, 168breqtrd 4837 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑥 + 𝑦) ≤ (𝑃 − 1))
170 peano2zm 11672 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
171 fznn 12620 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑃 − 1) ∈ ℤ → ((𝑥 + 𝑦) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℕ ∧ (𝑥 + 𝑦) ≤ (𝑃 − 1))))
172104, 170, 1713syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℕ ∧ (𝑥 + 𝑦) ≤ (𝑃 − 1))))
173153, 169, 172mpbir2and 704 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑥 + 𝑦) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
174 fzm1ndvds 15343 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑥 + 𝑦) ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑥 + 𝑦))
17537, 173, 174syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑥 + 𝑦))
176 eldifsni 4478 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ≠ 2)
17734, 176syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑃 ≠ 2)
178 2prm 15699 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2 ∈ ℙ
179 prmrp 15717 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ) → ((𝑃 gcd 2) = 1 ↔ 𝑃 ≠ 2))
18035, 178, 179sylancl 580 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 gcd 2) = 1 ↔ 𝑃 ≠ 2))
181177, 180mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 gcd 2) = 1)
18228a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 2 ∈ ℤ)
183153nnzd 11733 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℤ)
184 coprmdvds 15661 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ ∧ (𝑥 + 𝑦) ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ (2 · (𝑥 + 𝑦)) ∧ (𝑃 gcd 2) = 1) → 𝑃 ∥ (𝑥 + 𝑦)))
185104, 182, 183, 184syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑃 ∥ (2 · (𝑥 + 𝑦)) ∧ (𝑃 gcd 2) = 1) → 𝑃 ∥ (𝑥 + 𝑦)))
186181, 185mpan2d 685 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (2 · (𝑥 + 𝑦)) → 𝑃 ∥ (𝑥 + 𝑦)))
187175, 186mtod 189 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ¬ 𝑃 ∥ (2 · (𝑥 + 𝑦)))
18894, 91subnegd 10657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦)) = ((2 · 𝑥) + (2 · 𝑦)))
18947zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑥 ∈ ℂ)
19030zcnd 11735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 𝑦 ∈ ℂ)
19159, 189, 190adddid 10322 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · (𝑥 + 𝑦)) = ((2 · 𝑥) + (2 · 𝑦)))
192188, 191eqtr4d 2802 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦)) = (2 · (𝑥 + 𝑦)))
193192breq2d 4823 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦)) ↔ 𝑃 ∥ (2 · (𝑥 + 𝑦))))
194187, 193mtbird 316 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ¬ 𝑃 ∥ ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦)))
195194pm2.21d 119 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ ((2 · 𝑥) − -(2 · 𝑦)) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
196148, 195sylbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (-(2 · 𝑦) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
197145, 196sylbid 231 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
198 oveq1 6853 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) = (-1 · (2 · 𝑦)))
199198oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 → (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
200199eqeq1d 2767 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ ((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃)))
201200imbi1d 332 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 → (((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)) ↔ (((-1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥))))
202197, 201syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥))))
20391mulid2d 10316 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (1 · (2 · 𝑦)) = (2 · 𝑦))
204203oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑦) mod 𝑃))
20532zred 11734 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ∈ ℝ)
206 2nn 11349 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2 ∈ ℕ
207 nnmulcl 11303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (2 · 𝑦) ∈ ℕ)
208206, 152, 207sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ∈ ℕ)
209208nnnn0d 11602 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ∈ ℕ0)
210209nn0ge0d 11605 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 0 ≤ (2 · 𝑦))
211 2re 11350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2 ∈ ℝ
212211a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 2 ∈ ℝ)
213 2pos 11386 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 0 < 2
214213a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 0 < 2)
215 lemuldiv2 11162 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ (𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((2 · 𝑦) ≤ (𝑃 − 1) ↔ 𝑦 ≤ ((𝑃 − 1) / 2)))
216155, 166, 212, 214, 215syl112anc 1493 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑦) ≤ (𝑃 − 1) ↔ 𝑦 ≤ ((𝑃 − 1) / 2)))
217162, 216mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) ≤ (𝑃 − 1))
218 zltlem1 11682 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((2 · 𝑦) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑦) < 𝑃 ↔ (2 · 𝑦) ≤ (𝑃 − 1)))
21932, 104, 218syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑦) < 𝑃 ↔ (2 · 𝑦) ≤ (𝑃 − 1)))
220217, 219mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑦) < 𝑃)
221 modid 12908 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((2 · 𝑦) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (2 · 𝑦) ∧ (2 · 𝑦) < 𝑃)) → ((2 · 𝑦) mod 𝑃) = (2 · 𝑦))
222205, 64, 210, 220, 221syl22anc 867 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑦) mod 𝑃) = (2 · 𝑦))
223204, 222eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = (2 · 𝑦))
22449zred 11734 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ∈ ℝ)
225 nnmulcl 11303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (2 · 𝑥) ∈ ℕ)
226206, 150, 225sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ∈ ℕ)
227226nnnn0d 11602 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ∈ ℕ0)
228227nn0ge0d 11605 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → 0 ≤ (2 · 𝑥))
229 lemuldiv2 11162 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((2 · 𝑥) ≤ (𝑃 − 1) ↔ 𝑥 ≤ ((𝑃 − 1) / 2)))
230154, 166, 212, 214, 229syl112anc 1493 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑥) ≤ (𝑃 − 1) ↔ 𝑥 ≤ ((𝑃 − 1) / 2)))
231160, 230mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) ≤ (𝑃 − 1))
232 zltlem1 11682 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((2 · 𝑥) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑥) < 𝑃 ↔ (2 · 𝑥) ≤ (𝑃 − 1)))
23349, 104, 232syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑥) < 𝑃 ↔ (2 · 𝑥) ≤ (𝑃 − 1)))
234231, 233mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (2 · 𝑥) < 𝑃)
235 modid 12908 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((2 · 𝑥) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (2 · 𝑥) ∧ (2 · 𝑥) < 𝑃)) → ((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (2 · 𝑥))
236224, 64, 228, 234, 235syl22anc 867 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑥) mod 𝑃) = (2 · 𝑥))
237223, 236eqeq12d 2780 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
238237biimpd 220 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
239 oveq1 6853 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1 → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) = (1 · (2 · 𝑦)))
240239oveq1d 6861 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1 → (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃))
241240eqeq1d 2767 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1 → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ ((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃)))
242241imbi1d 332 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1 → (((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)) ↔ (((1 · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥))))
243238, 242syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1 → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥))))
24452, 39nn0addcld 11606 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑅 + 𝑆) ∈ ℕ0)
245244nn0zd 11732 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑅 + 𝑆) ∈ ℤ)
246 m1expcl2 13094 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑅 + 𝑆) ∈ ℤ → (-1↑(𝑅 + 𝑆)) ∈ {-1, 1})
247 elpri 4358 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) ∈ {-1, 1} → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 ∨ (-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1))
248245, 246, 2473syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) = -1 ∨ (-1↑(𝑅 + 𝑆)) = 1))
249202, 243, 248mpjaod 886 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) → (2 · 𝑦) = (2 · 𝑥)))
250 neg1z 11665 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 ∈ ℤ
251 zexpcl 13087 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((-1 ∈ ℤ ∧ (𝑅 + 𝑆) ∈ ℕ0) → (-1↑(𝑅 + 𝑆)) ∈ ℤ)
252250, 244, 251sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (-1↑(𝑅 + 𝑆)) ∈ ℤ)
253252, 32zmulcld 11740 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) ∈ ℤ)
254 moddvds 15290 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) ∈ ℤ ∧ (2 · 𝑥) ∈ ℤ) → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥))))
25537, 253, 49, 254syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) mod 𝑃) = ((2 · 𝑥) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥))))
256190, 189, 59, 61mulcand 10918 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((2 · 𝑦) = (2 · 𝑥) ↔ 𝑦 = 𝑥))
257249, 255, 2563imtr3d 284 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (((-1↑(𝑅 + 𝑆)) · (2 · 𝑦)) − (2 · 𝑥)) → 𝑦 = 𝑥))
258140, 257sylbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ ((-1↑𝑅) · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) → 𝑦 = 𝑥))
259108, 110, 2583syld 60 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (𝑄 · (((-1↑𝑆) · (2 · 𝑦)) − ((-1↑𝑅) · (2 · 𝑥)))) → 𝑦 = 𝑥))
26098, 259sylbird 251 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (𝑃 ∥ (((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) − ((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥)))) → 𝑦 = 𝑥))
26183, 260sylbid 231 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑𝑆) · (𝑄 · (2 · 𝑦))) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · (𝑄 · (2 · 𝑥))) mod 𝑃) → 𝑦 = 𝑥))
26279, 261sylbid 231 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) = (((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) → 𝑦 = 𝑥))
26363, 262sylbid 231 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → (((((-1↑𝑆) · 𝑆) mod 𝑃) / 2) = ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2) → 𝑦 = 𝑥))
26423, 263sylbid 231 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)))) → ((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥))
265264ralrimivva 3118 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))∀𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥))
266 nfmpt1 4908 . . . . . . . . . 10 𝑥(𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↦ ((((-1↑𝑅) · 𝑅) mod 𝑃) / 2))
2675, 266nfcxfr 2905 . . . . . . . . 9 𝑥𝑀
268 nfcv 2907 . . . . . . . . 9 𝑥𝑦
269267, 268nffv 6389 . . . . . . . 8 𝑥(𝑀𝑦)
270 nfcv 2907 . . . . . . . . 9 𝑥𝑧
271267, 270nffv 6389 . . . . . . . 8 𝑥(𝑀𝑧)
272269, 271nfeq 2919 . . . . . . 7 𝑥(𝑀𝑦) = (𝑀𝑧)
273 nfv 2009 . . . . . . 7 𝑥 𝑦 = 𝑧
274272, 273nfim 1995 . . . . . 6 𝑥((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧)
275 nfv 2009 . . . . . 6 𝑧((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥)
276 fveq2 6379 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (𝑀𝑧) = (𝑀𝑥))
277276eqeq2d 2775 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → ((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) ↔ (𝑀𝑦) = (𝑀𝑥)))
278 equequ2 2123 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → (𝑦 = 𝑧𝑦 = 𝑥))
279277, 278imbi12d 335 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑥 → (((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧) ↔ ((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥)))
280274, 275, 279cbvral 3315 . . . . 5 (∀𝑧 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥))
281280ralbii 3127 . . . 4 (∀𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))∀𝑧 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))∀𝑥 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑥) → 𝑦 = 𝑥))
282265, 281sylibr 225 . . 3 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))∀𝑧 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
283 dff13 6708 . . 3 (𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1→(1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ (𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))⟶(1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))∀𝑧 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))((𝑀𝑦) = (𝑀𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
2846, 282, 283sylanbrc 578 . 2 (𝜑𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1→(1...((𝑃 − 1) / 2)))
285 ovex 6878 . . . 4 (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∈ V
286285enref 8197 . . 3 (1...((𝑃 − 1) / 2)) ≈ (1...((𝑃 − 1) / 2))
287 fzfi 12984 . . 3 (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∈ Fin
288 f1finf1o 8398 . . 3 (((1...((𝑃 − 1) / 2)) ≈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∧ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ∈ Fin) → (𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1→(1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ 𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1-onto→(1...((𝑃 − 1) / 2))))
289286, 287, 288mp2an 683 . 2 (𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1→(1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ 𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1-onto→(1...((𝑃 − 1) / 2)))
290284, 289sylib 209 1 (𝜑𝑀:(1...((𝑃 − 1) / 2))–1-1-onto→(1...((𝑃 − 1) / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384  wo 873   = wceq 1652  wcel 2155  wne 2937  wral 3055  Vcvv 3350  cdif 3731  {csn 4336  {cpr 4338   class class class wbr 4811  cmpt 4890  wf 6066  1-1wf1 6067  1-1-ontowf1o 6069  cfv 6070  (class class class)co 6846  cen 8161  Fincfn 8164  cc 10191  cr 10192  0cc0 10193  1c1 10194   + caddc 10196   · cmul 10198   < clt 10332  cle 10333  cmin 10524  -cneg 10525   / cdiv 10942  cn 11278  2c2 11331  0cn0 11542  cz 11628  +crp 12033  ...cfz 12538   mod cmo 12881  cexp 13072  cdvds 15279   gcd cgcd 15511  cprime 15679
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7151  ax-cnex 10249  ax-resscn 10250  ax-1cn 10251  ax-icn 10252  ax-addcl 10253  ax-addrcl 10254  ax-mulcl 10255  ax-mulrcl 10256  ax-mulcom 10257  ax-addass 10258  ax-mulass 10259  ax-distr 10260  ax-i2m1 10261  ax-1ne0 10262  ax-1rid 10263  ax-rnegex 10264  ax-rrecex 10265  ax-cnre 10266  ax-pre-lttri 10267  ax-pre-lttrn 10268  ax-pre-ltadd 10269  ax-pre-mulgt0 10270  ax-pre-sup 10271
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-iun 4680  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-riota 6807  df-ov 6849  df-oprab 6850  df-mpt2 6851  df-om 7268  df-1st 7370  df-2nd 7371  df-wrecs 7614  df-recs 7676  df-rdg 7714  df-1o 7768  df-2o 7769  df-er 7951  df-map 8066  df-en 8165  df-dom 8166  df-sdom 8167  df-fin 8168  df-sup 8559  df-inf 8560  df-pnf 10334  df-mnf 10335  df-xr 10336  df-ltxr 10337  df-le 10338  df-sub 10526  df-neg 10527  df-div 10943  df-nn 11279  df-2 11339  df-3 11340  df-n0 11543  df-z 11629  df-uz 11892  df-rp 12034  df-fz 12539  df-fl 12806  df-mod 12882  df-seq 13014  df-exp 13073  df-cj 14138  df-re 14139  df-im 14140  df-sqrt 14274  df-abs 14275  df-dvds 15280  df-gcd 15512  df-prm 15680
This theorem is referenced by:  lgseisenlem3  25407
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