Theorem lgsfcl2 27365

Description: The function 𝐹 is closed in integers with absolute value less than 1 (namely {-1, 0, 1}, see zabsle1 27358). (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lgsval.1	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1))
lgsfcl2.z	⊢ 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}

Assertion

Ref	Expression
lgsfcl2	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → 𝐹:ℕ⟶𝑍)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝑥,𝐹   𝑛,𝑁,𝑥   𝑛,𝑍

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑛)   𝑍(𝑥)

Proof of Theorem lgsfcl2

Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0z 12650	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ ℤ
2		0le1 11813	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ≤ 1
3		fveq2 6920	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 0 → (abs‘𝑥) = (abs‘0))
4		abs0 15334	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (abs‘0) = 0
5	3, 4	eqtrdi 2796	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 0 → (abs‘𝑥) = 0)
6	5	breq1d 5176	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 0 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 0 ≤ 1))
7		lgsfcl2.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
8	6, 7	elrab2 3711	. . . . . . . 8 ⊢ (0 ∈ 𝑍 ↔ (0 ∈ ℤ ∧ 0 ≤ 1))
9	1, 2, 8	mpbir2an 710	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ 𝑍
10		1z 12673	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℤ
11		1le1 11918	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ≤ 1
12		fveq2 6920	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 1 → (abs‘𝑥) = (abs‘1))
13		abs1 15346	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (abs‘1) = 1
14	12, 13	eqtrdi 2796	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 1 → (abs‘𝑥) = 1)
15	14	breq1d 5176	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 1 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 1 ≤ 1))
16	15, 7	elrab2 3711	. . . . . . . . 9 ⊢ (1 ∈ 𝑍 ↔ (1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 1))
17	10, 11, 16	mpbir2an 710	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ 𝑍
18		neg1z 12679	. . . . . . . . 9 ⊢ -1 ∈ ℤ
19		fveq2 6920	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = -1 → (abs‘𝑥) = (abs‘-1))
20		ax-1cn 11242	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 ∈ ℂ
21	20	absnegi 15449	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs‘-1) = (abs‘1)
22	21, 13	eqtri 2768	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (abs‘-1) = 1
23	19, 22	eqtrdi 2796	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = -1 → (abs‘𝑥) = 1)
24	23	breq1d 5176	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = -1 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 1 ≤ 1))
25	24, 7	elrab2 3711	. . . . . . . . 9 ⊢ (-1 ∈ 𝑍 ↔ (-1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 1))
26	18, 11, 25	mpbir2an 710	. . . . . . . 8 ⊢ -1 ∈ 𝑍
27	17, 26	ifcli 4595	. . . . . . 7 ⊢ if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1) ∈ 𝑍
28	9, 27	ifcli 4595	. . . . . 6 ⊢ if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)) ∈ 𝑍
29	28	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ 𝑛 = 2) → if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)) ∈ 𝑍)
30		simpl1 1191	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℤ)
31	30	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝐴 ∈ ℤ)
32		simplr 768	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ∈ ℙ)
33		simpr 484	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → ¬ 𝑛 = 2)
34	33	neqned 2953	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ≠ 2)
35		eldifsn 4811	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2}) ↔ (𝑛 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ≠ 2))
36	32, 34, 35	sylanbrc 582	. . . . . 6 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2}))
37	7	lgslem4 27362	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) ∈ 𝑍)
38	31, 36, 37	syl2anc 583	. . . . 5 ⊢ (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) ∈ 𝑍)
39	29, 38	ifclda 4583	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)) ∈ 𝑍)
40		simpr 484	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑛 ∈ ℙ)
41		simpll2 1213	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℤ)
42		simpll3 1214	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑁 ≠ 0)
43		pczcl 16895	. . . . 5 ⊢ ((𝑛 ∈ ℙ ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0)) → (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0)
44	40, 41, 42, 43	syl12anc 836	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0)
45	7	ssrab3 4105	. . . . . 6 ⊢ 𝑍 ⊆ ℤ
46		zsscn 12647	. . . . . 6 ⊢ ℤ ⊆ ℂ
47	45, 46	sstri 4018	. . . . 5 ⊢ 𝑍 ⊆ ℂ
48	7	lgslem3 27361	. . . . 5 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝑍 ∧ 𝑏 ∈ 𝑍) → (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑍)
49	47, 48, 17	expcllem 14123	. . . 4 ⊢ ((if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)) ∈ 𝑍 ∧ (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0) → (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)) ∈ 𝑍)
50	39, 44, 49	syl2anc 583	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)) ∈ 𝑍)
51	17	a1i 11	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑛 ∈ ℙ) → 1 ∈ 𝑍)
52	50, 51	ifclda 4583	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1) ∈ 𝑍)
53		lgsval.1	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1))
54	52, 53	fmptd 7148	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → 𝐹:ℕ⟶𝑍)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1537   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2946  {crab 3443   ∖ cdif 3973  ifcif 4548  {csn 4648  {cpr 4650   class class class wbr 5166   ↦ cmpt 5249  ⟶wf 6569  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448  ℂcc 11182  0cc0 11184  1c1 11185   + caddc 11187   ≤ cle 11325   − cmin 11520  -cneg 11521   / cdiv 11947  ℕcn 12293  2c2 12348  7c7 12353  8c8 12354  ℕ₀cn0 12553  ℤcz 12639   mod cmo 13920  ↑cexp 14112  abscabs 15283   ∥ cdvds 16302  ℙcprime 16718   pCnt cpc 16883

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-2o 8523  df-oadd 8526  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-sup 9511  df-inf 9512  df-dju 9970  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-n0 12554  df-xnn0 12626  df-z 12640  df-uz 12904  df-q 13014  df-rp 13058  df-fz 13568  df-fzo 13712  df-fl 13843  df-mod 13921  df-seq 14053  df-exp 14113  df-hash 14380  df-cj 15148  df-re 15149  df-im 15150  df-sqrt 15284  df-abs 15285  df-dvds 16303  df-gcd 16541  df-prm 16719  df-phi 16813  df-pc 16884

This theorem is referenced by:  lgscllem  27366  lgsfcl  27367  lgsfle1  27368