Theorem lgslem4 27515

Description: Lemma for lgsfcl2 27518. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.) (Proof shortened by AV, 19-Mar-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
lgslem2.z	⊢ 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}

Assertion

Ref	Expression
lgslem4	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑥)   𝑍(𝑥)

Proof of Theorem lgslem4

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eldifi 4085	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
2	1	adantl 487	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℙ)
3		simpl 488	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝐴 ∈ ℤ)
4		oddprm 16892	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
5	4	adantl 487	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
6		prmdvdsexp 16796	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
7	2, 3, 5, 6	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
8	7	biimpar 483	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∥ (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)))
9		prmgt1 16778	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
10	1, 9	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 1 < 𝑃)
11	10	ad2antlr 740	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃 ∥ 𝐴) → 1 < 𝑃)
12		p1modz1 16339	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∥ (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∧ 1 < 𝑃) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 1)
13	8, 11, 12	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 1)
14	13	oveq1d 7434	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (1 − 1))
15		1m1e0 12328	. . . 4 ⊢ (1 − 1) = 0
16		lgslem2.z	. . . . . 6 ⊢ 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
17	16	lgslem2 27513	. . . . 5 ⊢ (-1 ∈ 𝑍 ∧ 0 ∈ 𝑍 ∧ 1 ∈ 𝑍)
18	17	simp2i 1158	. . . 4 ⊢ 0 ∈ 𝑍
19	15, 18	eqeltri 2861	. . 3 ⊢ (1 − 1) ∈ 𝑍
20	14, 19	eqeltrdi 2873	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
21		lgslem1 27512	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2})
22		elpri 4615	. . . 4 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2} → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2))
23		oveq1 7426	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (0 − 1))
24		df-neg 11459	. . . . . . 7 ⊢ -1 = (0 − 1)
25	17	simp1i 1157	. . . . . . 7 ⊢ -1 ∈ 𝑍
26	24, 25	eqeltrri 2862	. . . . . 6 ⊢ (0 − 1) ∈ 𝑍
27	23, 26	eqeltrdi 2873	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
28		oveq1 7426	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (2 − 1))
29		2m1e1 12380	. . . . . . 7 ⊢ (2 − 1) = 1
30	17	simp3i 1159	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ 𝑍
31	29, 30	eqeltri 2861	. . . . . 6 ⊢ (2 − 1) ∈ 𝑍
32	28, 31	eqeltrdi 2873	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
33	27, 32	jaoi 871	. . . 4 ⊢ (((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
34	21, 22, 33	3syl 19	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
35	34	3expa 1136	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
36	20, 35	pm2.61dan 825	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  {crab 3418   ∖ cdif 3903  {csn 4591  {cpr 4593   class class class wbr 5111  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  0cc0 11115  1c1 11116   + caddc 11118   < clt 11258   ≤ cle 11259   − cmin 11456  -cneg 11457   / cdiv 11886  ℕcn 12248  2c2 12310  ℤcz 12606   mod cmo 13920  ↑cexp 14115  abscabs 15309   ∥ cdvds 16332  ℙcprime 16751

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11171  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192  ax-pre-sup 11193

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-oadd 8463  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-sup 9409  df-inf 9410  df-dju 9903  df-card 9941  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-div 11887  df-nn 12249  df-2 12318  df-3 12319  df-n0 12520  df-xnn0 12593  df-z 12607  df-uz 12879  df-rp 13033  df-fz 13552  df-fzo 13700  df-fl 13843  df-mod 13921  df-seq 14056  df-exp 14116  df-hash 14385  df-cj 15174  df-re 15175  df-im 15176  df-sqrt 15310  df-abs 15311  df-dvds 16333  df-gcd 16575  df-prm 16752  df-phi 16847

This theorem is used by:  lgsfcl2  27518