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

Theorem lgsval 27138
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 2726 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 = 0 ↔ 𝑁 = 0))
3 simpl 482 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → 𝑎 = 𝐴)
43oveq1d 7416 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑2) = (𝐴↑2))
54eqeq1d 2726 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑2) = 1 ↔ (𝐴↑2) = 1))
65ifbid 4543 . . 3 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎↑2) = 1, 1, 0) = if((𝐴↑2) = 1, 1, 0))
71breq1d 5148 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑚 < 0 ↔ 𝑁 < 0))
83breq1d 5148 . . . . . 6 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 < 0 ↔ 𝐴 < 0))
97, 8anbi12d 630 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0) ↔ (𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0)))
109ifbid 4543 . . . 4 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑚 < 0 ∧ 𝑎 < 0), -1, 1) = if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1))
113breq2d 5150 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (2 ∥ 𝑎 ↔ 2 ∥ 𝐴))
123oveq1d 7416 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎 mod 8) = (𝐴 mod 8))
1312eleq1d 2810 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7} ↔ (𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}))
1413ifbid 4543 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → if((𝑎 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1) = if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1))
1511, 14ifbieq2d 4546 . . . . . . . . . . 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 7416 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) = (𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)))
1716oveq1d 7416 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) = ((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1))
1817oveq1d 7416 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) = (((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛))
1918oveq1d 7416 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → ((((𝑎↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) = ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))
2015, 19ifeq12d 4541 . . . . . . . . . 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 7417 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (𝑛 pCnt 𝑚) = (𝑛 pCnt 𝑁))
2220, 21oveq12d 7419 . . . . . . . . 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 4539 . . . . . . . 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 5240 . . . . . . 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 2782 . . . . . 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 13970 . . . . 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 6885 . . . . 5 ((𝑎 = 𝐴𝑚 = 𝑁) → (abs‘𝑚) = (abs‘𝑁))
2927, 28fveq12d 6888 . . . 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 7419 . . 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 4548 . 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 27132 . 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 12484 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
34 0nn0 12483 . . . . 5 0 ∈ ℕ0
3533, 34ifcli 4567 . . . 4 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ ℕ0
3635elexi 3486 . . 3 if((𝐴↑2) = 1, 1, 0) ∈ V
37 ovex 7434 . . 3 (if((𝑁 < 0 ∧ 𝐴 < 0), -1, 1) · (seq1( · , 𝐹)‘(abs‘𝑁))) ∈ V
3836, 37ifex 4570 . 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 7555 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 1533  wcel 2098  ifcif 4520  {cpr 4622   class class class wbr 5138  cmpt 5221  cfv 6533  (class class class)co 7401  0cc0 11105  1c1 11106   + caddc 11108   · cmul 11110   < clt 11244  cmin 11440  -cneg 11441   / cdiv 11867  cn 12208  2c2 12263  7c7 12268  8c8 12269  0cn0 12468  cz 12554   mod cmo 13830  seqcseq 13962  cexp 14023  abscabs 15177  cdvds 16193  cprime 16604   pCnt cpc 16765   /L clgs 27131
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2695  ax-sep 5289  ax-nul 5296  ax-pr 5417  ax-un 7718  ax-1cn 11163  ax-icn 11164  ax-addcl 11165  ax-mulcl 11167  ax-i2m1 11173
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-ral 3054  df-rex 3063  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3959  df-nul 4315  df-if 4521  df-pw 4596  df-sn 4621  df-pr 4623  df-op 4627  df-uni 4900  df-iun 4989  df-br 5139  df-opab 5201  df-mpt 5222  df-tr 5256  df-id 5564  df-eprel 5570  df-po 5578  df-so 5579  df-fr 5621  df-we 5623  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 6290  df-ord 6357  df-on 6358  df-lim 6359  df-suc 6360  df-iota 6485  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-ov 7404  df-oprab 7405  df-mpo 7406  df-om 7849  df-2nd 7969  df-frecs 8261  df-wrecs 8292  df-recs 8366  df-rdg 8405  df-nn 12209  df-n0 12469  df-seq 13963  df-lgs 27132
This theorem is referenced by:  lgscllem  27141  lgsval2lem  27144  lgs0  27147  lgsval4  27154
  Copyright terms: Public domain W3C validator