MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lgsval Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lgsval 27268
Description: Value of the Legendre symbol at an arbitrary integer. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)
Hypothesis
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))
Assertion
Ref Expression
lgsval ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) = if(𝑁 = 0, if((𝐴↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁)))))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝑛,𝑁
Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem lgsval
Dummy variables 𝑎 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → 𝑚 = 𝑁)
21eqeq1d 2738 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 = 0 ↔ 𝑁 = 0))
3 simpl 482 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → 𝑎 = 𝐴)
43oveq1d 7373 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑2) = (𝐴↑2))
54eqeq1d 2738 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑2) = 1 ↔ (𝐴↑2) = 1))
65ifbid 4503 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎↑2) = 1, 1, 0) = if((𝐴↑2) = 1, 1, 0))
71breq1d 5108 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 < 0 ↔ 𝑁 < 0))
83breq1d 5108 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 < 0 ↔ 𝐴 < 0))
97, 8anbi12d 632 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0) ↔ (𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0)))
109ifbid 4503 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) = if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1))
113breq2d 5110 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (2 ∥ 𝑎 ↔ 2 ∥ 𝐴))
123oveq1d 7373 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 mod 8) = (𝐴 mod 8))
1312eleq1d 2821 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7} ↔ (𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}))
1413ifbid 4503 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1) = if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1))
1511, 14ifbieq2d 4506 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if(2 ∥ 𝑎, 0, if((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)) = if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)))
163oveq1d 7373 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) = (𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)))
1716oveq1d 7373 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) = ((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1))
1817oveq1d 7373 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) = (((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛))
1918oveq1d 7373 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) = ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))
2015, 19ifeq12d 4501 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝑎, 0, if((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)) = if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)))
211oveq2d 7374 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑛 pCnt 𝑚) = (𝑛 pCnt 𝑁))
2220, 21oveq12d 7376 . . . . . . . . 9 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (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 𝑚)) = (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)))
2322ifeq1d 4499 . . . . . . . 8 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 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 𝑚)), 1) = 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))
2423mpteq2dv 5192 . . . . . . 7 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (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 𝑚)), 1)) = (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)))
25 lgsval.1 . . . . . . 7 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))
2624, 25eqtr4di 2789 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (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 𝑚)), 1)) = 𝐹)
2726seqeq3d 13932 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → seq1( · , (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 𝑚)), 1))) = seq1( · , 𝐹))
281fveq2d 6838 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (abs‘𝑚) = (abs‘𝑁))
2927, 28fveq12d 6841 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (seq1( · , (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 𝑚)), 1)))‘(abs‘𝑚)) = (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁)))
3010, 29oveq12d 7376 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) · (seq1( · , (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 𝑚)), 1)))‘(abs‘𝑚))) = (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁))))
312, 6, 30ifbieq12d 4508 . 2 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if(𝑚 = 0, if((𝑎↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) · (seq1( · , (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 𝑚)), 1)))‘(abs‘𝑚)))) = if(𝑁 = 0, if((𝐴↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁)))))
32 df-lgs 27262 . 2 /L = (𝑎 ∈ ℤ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ if(𝑚 = 0, if((𝑎↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) · (seq1( · , (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 𝑚)), 1)))‘(abs‘𝑚)))))
33 1nn0 12417 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
34 0nn0 12416 . . . . 5 0 ∈ ℕ0
3533, 34ifcli 4527 . . . 4 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ ℕ0
3635elexi 3463 . . 3 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ V
37 ovex 7391 . . 3 (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁))) ∈ V
3836, 37ifex 4530 . 2 if(𝑁 = 0, if((𝐴↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁)))) ∈ V
3931, 32, 38ovmpoa 7513 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) = if(𝑁 = 0, if((𝐴↑2) = 1, 1, 0), (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wcel 2113  ifcif 4479  {cpr 4582   class class class wbr 5098  cmpt 5179  cfv 6492  (class class class)co 7358  0cc0 11026  1c1 11027   + caddc 11029   · cmul 11031   < clt 11166  cmin 11364  -cneg 11365   / cdiv 11794  cn 12145  2c2 12200  7c7 12205  8c8 12206  0cn0 12401  cz 12488   mod cmo 13789  seqcseq 13924  cexp 13984  abscabs 15157  cdvds 16179  cprime 16598   pCnt cpc 16764   /L clgs 27261
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 2184  ax-ext 2708  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-mulcl 11088  ax-i2m1 11094
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 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-nn 12146  df-n0 12402  df-seq 13925  df-lgs 27262
This theorem is referenced by:  lgscllem  27271  lgsval2lem  27274  lgs0  27277  lgsval4  27284
  Copyright terms: Public domain W3C validator