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

Theorem modaddmodup 13935
Description: The sum of an integer modulo a positive integer and another integer minus the positive integer equals the sum of the two integers modulo the positive integer if the other integer is in the upper part of the range between 0 and the positive integer. (Contributed by AV, 30-Oct-2018.)
Assertion
Ref Expression
modaddmodup ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀)))

Proof of Theorem modaddmodup
StepHypRef Expression
1 elfzoelz 13667 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → 𝐵 ∈ ℤ)
21zred 12699 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → 𝐵 ∈ ℝ)
32adantr 479 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
4 zmodcl 13892 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℕ0)
54nn0red 12566 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
65adantl 480 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
73, 6readdcld 11275 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ)
87ancoms 457 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ)
9 nnrp 13020 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ+)
109ad2antlr 725 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝑀 ∈ ℝ+)
11 elfzo2 13670 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ↔ (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀))
12 eluz2 12861 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ↔ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵))
13 nnre 12252 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
1413adantl 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
1514adantl 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝑀 ∈ ℝ)
165adantl 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
17 zre 12595 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ ℤ → 𝐵 ∈ ℝ)
1817adantr 479 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
1915, 16, 18lesubaddd 11843 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2019biimpd 228 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2120impancom 450 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
22213adant1 1127 . . . . . . . 8 (((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2312, 22sylbi 216 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
24233ad2ant1 1130 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2511, 24sylbi 216 . . . . 5 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2625impcom 406 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)))
27 eluzelz 12865 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → 𝐵 ∈ ℤ)
2817, 5anim12i 611 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ))
2913, 13jca 510 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3029adantl 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3130adantl 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3228, 31jca 510 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)))
3332adantr 479 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)))
34 simpr 483 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → 𝐵 < 𝑀)
35 zre 12595 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
36 modlt 13881 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) → (𝐴 mod 𝑀) < 𝑀)
3735, 9, 36syl2an 594 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) < 𝑀)
385, 14, 37ltled 11394 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀)
3938ad2antlr 725 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀)
4034, 39jca 510 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 < 𝑀 ∧ (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀))
41 ltleadd 11729 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)) → ((𝐵 < 𝑀 ∧ (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (𝑀 + 𝑀)))
4233, 40, 41sylc 65 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (𝑀 + 𝑀))
43 nncn 12253 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
44432timesd 12488 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4544adantl 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4645ad2antlr 725 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4742, 46breqtrrd 5177 . . . . . . . . . . 11 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))
4847exp31 418 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ ℤ → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 < 𝑀 → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
4948com23 86 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵 < 𝑀 → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
5027, 49syl 17 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → (𝐵 < 𝑀 → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
5150imp 405 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
52513adant2 1128 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
5311, 52sylbi 216 . . . . 5 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
5453impcom 406 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))
55 2submod 13933 . . . . 5 ((((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) ∧ (𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∧ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀))
5655eqcomd 2731 . . . 4 ((((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) ∧ (𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∧ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀))
578, 10, 26, 54, 56syl22anc 837 . . 3 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀))
5835adantr 479 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
5958adantr 479 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝐴 ∈ ℝ)
602adantl 480 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝐵 ∈ ℝ)
61 modadd2mod 13922 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6259, 60, 10, 61syl3anc 1368 . . 3 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6357, 62eqtrd 2765 . 2 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6463ex 411 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 394  w3a 1084   = wceq 1533  wcel 2098   class class class wbr 5149  cfv 6549  (class class class)co 7419  cr 11139   + caddc 11143   · cmul 11145   < clt 11280  cle 11281  cmin 11476  cn 12245  2c2 12300  cz 12591  cuz 12855  +crp 13009  ..^cfzo 13662   mod cmo 13870
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 2166  ax-ext 2696  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7741  ax-cnex 11196  ax-resscn 11197  ax-1cn 11198  ax-icn 11199  ax-addcl 11200  ax-addrcl 11201  ax-mulcl 11202  ax-mulrcl 11203  ax-mulcom 11204  ax-addass 11205  ax-mulass 11206  ax-distr 11207  ax-i2m1 11208  ax-1ne0 11209  ax-1rid 11210  ax-rnegex 11211  ax-rrecex 11212  ax-cnre 11213  ax-pre-lttri 11214  ax-pre-lttrn 11215  ax-pre-ltadd 11216  ax-pre-mulgt0 11217  ax-pre-sup 11218
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2930  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3363  df-reu 3364  df-rab 3419  df-v 3463  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3964  df-nul 4323  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4910  df-iun 4999  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6307  df-ord 6374  df-on 6375  df-lim 6376  df-suc 6377  df-iota 6501  df-fun 6551  df-fn 6552  df-f 6553  df-f1 6554  df-fo 6555  df-f1o 6556  df-fv 6557  df-riota 7375  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7872  df-1st 7994  df-2nd 7995  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-er 8725  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9467  df-inf 9468  df-pnf 11282  df-mnf 11283  df-xr 11284  df-ltxr 11285  df-le 11286  df-sub 11478  df-neg 11479  df-div 11904  df-nn 12246  df-2 12308  df-n0 12506  df-z 12592  df-uz 12856  df-rp 13010  df-fz 13520  df-fzo 13663  df-fl 13793  df-mod 13871
This theorem is referenced by:  cshwidxmod  14789
  Copyright terms: Public domain W3C validator