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

Theorem lgsval 27502
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 490 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → 𝑚 = 𝑁)
21eqeq1d 2768 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 = 0 ↔ 𝑁 = 0))
3 simpl 488 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → 𝑎 = 𝐴)
43oveq1d 7438 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑2) = (𝐴↑2))
54eqeq1d 2768 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑2) = 1 ↔ (𝐴↑2) = 1))
65ifbid 4516 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎↑2) = 1, 1, 0) = if((𝐴↑2) = 1, 1, 0))
71breq1d 5124 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 < 0 ↔ 𝑁 < 0))
83breq1d 5124 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 < 0 ↔ 𝐴 < 0))
97, 8anbi12d 644 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0) ↔ (𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0)))
109ifbid 4516 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) = if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1))
113breq2d 5126 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (2 ∥ 𝑎 ↔ 2 ∥ 𝐴))
123oveq1d 7438 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 mod 8) = (𝐴 mod 8))
1312eleq1d 2851 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7} ↔ (𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}))
1413ifbid 4516 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1) = if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1))
1511, 14ifbieq2d 4519 . . . . . . . . . . 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 7438 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) = (𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)))
1716oveq1d 7438 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) = ((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1))
1817oveq1d 7438 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) = (((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛))
1918oveq1d 7438 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) = ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))
2015, 19ifeq12d 4514 . . . . . . . . . 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 7439 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑛 pCnt 𝑚) = (𝑛 pCnt 𝑁))
2220, 21oveq12d 7441 . . . . . . . . 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 4512 . . . . . . . 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 5210 . . . . . . 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 2819 . . . . . 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 14065 . . . . 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 6892 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (abs‘𝑚) = (abs‘𝑁))
2927, 28fveq12d 6895 . . . 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 7441 . . 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 4521 . 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 27496 . 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 12538 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
34 0nn0 12537 . . . . 5 0 ∈ ℕ0
3533, 34ifcli 4540 . . . 4 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ ℕ0
3635elexi 3480 . . 3 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ V
37 ovex 7456 . . 3 (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁))) ∈ V
3836, 37ifex 4543 . 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 7578 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
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401   = wceq 1570  wcel 2146  ifcif 4492  {cpr 4596   class class class wbr 5114  cmpt 5197  cfv 6543  (class class class)co 7423  0cc0 11118  1c1 11119   + caddc 11121   · cmul 11123   < clt 11261  cmin 11459  -cneg 11460   / cdiv 11889  cn 12251  2c2 12313  7c7 12318  8c8 12319  0cn0 12522  cz 12609   mod cmo 13922  seqcseq 14057  cexp 14117  abscabs 15311  cdvds 16335  cprime 16754   pCnt cpc 16921   /L clgs 27495
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 2738  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-mulcl 11180  ax-i2m1 11186
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 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-ral 3083  df-rex 3093  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-om 7872  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-nn 12252  df-n0 12523  df-seq 14058  df-lgs 27496
This theorem is used by:  lgscllem  27505  lgsval2lem  27508  lgs0  27511  lgsval4  27518
  Copyright terms: Public domain W3C validator