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

Theorem odzdvds 15781
Description: The only powers of 𝐴 that are congruent to 1 are the multiples of the order of 𝐴. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2014.) (Proof shortened by AV, 26-Sep-2020.)
Assertion
Ref Expression
odzdvds (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴𝐾) − 1) ↔ ((od𝑁)‘𝐴) ∥ 𝐾))

Proof of Theorem odzdvds
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nn0re 11548 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℝ)
21adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℝ)
3 odzcl 15779 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) → ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℕ)
43adantr 472 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℕ)
54nnrpd 12068 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℝ+)
6 modlt 12887 . . . . . . . 8 ((𝐾 ∈ ℝ ∧ ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℝ+) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) < ((od𝑁)‘𝐴))
72, 5, 6syl2anc 579 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) < ((od𝑁)‘𝐴))
8 nn0z 11647 . . . . . . . . . . 11 (𝐾 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ)
98adantl 473 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℤ)
109, 4zmodcld 12899 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ0)
1110nn0red 11599 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℝ)
124nnred 11291 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℝ)
1311, 12ltnled 10438 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) < ((od𝑁)‘𝐴) ↔ ¬ ((od𝑁)‘𝐴) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))))
147, 13mpbid 223 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ¬ ((od𝑁)‘𝐴) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))
15 oveq2 6850 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) → (𝐴𝑛) = (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))))
1615oveq1d 6857 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) → ((𝐴𝑛) − 1) = ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1))
1716breq2d 4821 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) → (𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
1817elrab 3519 . . . . . . . . 9 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)} ↔ ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
19 ssrab2 3847 . . . . . . . . . . 11 {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)} ⊆ ℕ
20 nnuz 11923 . . . . . . . . . . 11 ℕ = (ℤ‘1)
2119, 20sseqtri 3797 . . . . . . . . . 10 {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)} ⊆ (ℤ‘1)
22 infssuzle 11972 . . . . . . . . . 10 (({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)} ⊆ (ℤ‘1) ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))
2321, 22mpan 681 . . . . . . . . 9 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)} → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))
2418, 23sylbir 226 . . . . . . . 8 (((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))
2524ancoms 450 . . . . . . 7 ((𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))
26 odzval 15777 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) → ((od𝑁)‘𝐴) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ))
2726adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((od𝑁)‘𝐴) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ))
2827breq1d 4819 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((od𝑁)‘𝐴) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ↔ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑁 ∥ ((𝐴𝑛) − 1)}, ℝ, < ) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))))
2925, 28syl5ibr 237 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ) → ((od𝑁)‘𝐴) ≤ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))))
3014, 29mtod 189 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ¬ (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ))
31 imnan 388 . . . . 5 ((𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) → ¬ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ) ↔ ¬ (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ))
3230, 31sylibr 225 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) → ¬ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ))
33 elnn0 11540 . . . . . 6 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ0 ↔ ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ ∨ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
3410, 33sylib 209 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ ∨ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
3534ord 890 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (¬ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
3632, 35syld 47 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
37 simpl1 1242 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ)
3837nnzd 11728 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℤ)
39 dvds0 15284 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∥ 0)
4038, 39syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∥ 0)
41 simpl2 1244 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℤ)
4241zcnd 11730 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℂ)
4342exp0d 13209 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑0) = 1)
4443oveq1d 6857 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑0) − 1) = (1 − 1))
45 1m1e0 11344 . . . . . 6 (1 − 1) = 0
4644, 45syl6eq 2815 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑0) − 1) = 0)
4740, 46breqtrrd 4837 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∥ ((𝐴↑0) − 1))
48 oveq2 6850 . . . . . 6 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0 → (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) = (𝐴↑0))
4948oveq1d 6857 . . . . 5 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0 → ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) = ((𝐴↑0) − 1))
5049breq2d 4821 . . . 4 ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0 → (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑0) − 1)))
5147, 50syl5ibrcom 238 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0 → 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
5236, 51impbid 203 . 2 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1) ↔ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
534nnnn0d 11598 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℕ0)
542, 4nndivred 11326 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℝ)
55 nn0ge0 11565 . . . . . . . . . . . 12 (𝐾 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝐾)
5655adantl 473 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 ≤ 𝐾)
574nngt0d 11321 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 < ((od𝑁)‘𝐴))
58 ge0div 11144 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐾 ∈ ℝ ∧ ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < ((od𝑁)‘𝐴)) → (0 ≤ 𝐾 ↔ 0 ≤ (𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))
592, 12, 57, 58syl3anc 1490 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (0 ≤ 𝐾 ↔ 0 ≤ (𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))
6056, 59mpbid 223 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 ≤ (𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))
61 flge0nn0 12829 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) → (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℕ0)
6254, 60, 61syl2anc 579 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℕ0)
6353, 62nn0mulcld 11603 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) ∈ ℕ0)
64 zexpcl 13082 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) ∈ ℕ0) → (𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) ∈ ℤ)
6541, 63, 64syl2anc 579 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) ∈ ℤ)
6665zred 11729 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) ∈ ℝ)
67 1red 10294 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℝ)
68 zexpcl 13082 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℕ0) → (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ)
6941, 10, 68syl2anc 579 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ)
7037nnrpd 12068 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℝ+)
7142, 62, 53expmuld 13218 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) = ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴))↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))))
7271oveq1d 6857 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) mod 𝑁) = (((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴))↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁))
73 zexpcl 13082 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℕ0) → (𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℤ)
7441, 53, 73syl2anc 579 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℤ)
75 1zzd 11655 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℤ)
76 odzid 15780 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) → 𝑁 ∥ ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) − 1))
7776adantr 472 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∥ ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) − 1))
78 moddvds 15278 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) − 1)))
7937, 74, 75, 78syl3anc 1490 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) − 1)))
8077, 79mpbird 248 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
81 modexp 13206 . . . . . . . 8 ((((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) ∧ ((⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℝ+) ∧ ((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)) → (((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴))↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((1↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁))
8274, 75, 62, 70, 80, 81syl221anc 1500 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑((od𝑁)‘𝐴))↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((1↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁))
8354flcld 12807 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ)
84 1exp 13096 . . . . . . . . 9 ((⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ → (1↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) = 1)
8583, 84syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (1↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) = 1)
8685oveq1d 6857 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((1↑(⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
8772, 82, 863eqtrd 2803 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
88 modmul1 12931 . . . . . 6 ((((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) ∧ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℝ+) ∧ ((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)) → (((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((1 · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁))
8966, 67, 69, 70, 87, 88syl221anc 1500 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((1 · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁))
9042, 10, 63expaddd 13217 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) = ((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))))
91 modval 12878 . . . . . . . . . . 11 ((𝐾 ∈ ℝ ∧ ((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℝ+) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = (𝐾 − (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))))
922, 5, 91syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = (𝐾 − (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))))
9392oveq2d 6858 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) = ((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 − (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))))))
9463nn0cnd 11600 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) ∈ ℂ)
952recnd 10322 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℂ)
9694, 95pncan3d 10649 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 − (((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))))) = 𝐾)
9793, 96eqtrd 2799 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) = 𝐾)
9897oveq2d 6858 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑((((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴)))) + (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) = (𝐴𝐾))
9990, 98eqtr3d 2801 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) = (𝐴𝐾))
10099oveq1d 6857 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑(((od𝑁)‘𝐴) · (⌊‘(𝐾 / ((od𝑁)‘𝐴))))) · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((𝐴𝐾) mod 𝑁))
10169zcnd 11730 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℂ)
102101mulid2d 10312 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (1 · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) = (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))))
103102oveq1d 6857 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((1 · (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)))) mod 𝑁) = ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) mod 𝑁))
10489, 100, 1033eqtr3d 2807 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐴𝐾) mod 𝑁) = ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) mod 𝑁))
105104eqeq1d 2767 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴𝐾) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)))
106 zexpcl 13082 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴𝐾) ∈ ℤ)
10741, 106sylancom 582 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐴𝐾) ∈ ℤ)
108 moddvds 15278 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴𝐾) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴𝐾) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴𝐾) − 1)))
10937, 107, 75, 108syl3anc 1490 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴𝐾) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴𝐾) − 1)))
110 moddvds 15278 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
11137, 69, 75, 110syl3anc 1490 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
112105, 109, 1113bitr3d 300 . 2 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴𝐾) − 1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴))) − 1)))
113 dvdsval3 15271 . . 3 ((((od𝑁)‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (((od𝑁)‘𝐴) ∥ 𝐾 ↔ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
1144, 9, 113syl2anc 579 . 2 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((od𝑁)‘𝐴) ∥ 𝐾 ↔ (𝐾 mod ((od𝑁)‘𝐴)) = 0))
11552, 112, 1143bitr4d 302 1 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∥ ((𝐴𝐾) − 1) ↔ ((od𝑁)‘𝐴) ∥ 𝐾))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384  wo 873  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  {crab 3059  wss 3732   class class class wbr 4809  cfv 6068  (class class class)co 6842  infcinf 8554  cr 10188  0cc0 10189  1c1 10190   + caddc 10192   · cmul 10194   < clt 10328  cle 10329  cmin 10520   / cdiv 10938  cn 11274  0cn0 11538  cz 11624  cuz 11886  +crp 12028  cfl 12799   mod cmo 12876  cexp 13067  cdvds 15267   gcd cgcd 15499  odcodz 15749
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-pre-sup 10267
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-sup 8555  df-inf 8556  df-card 9016  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-n0 11539  df-xnn0 11611  df-z 11625  df-uz 11887  df-rp 12029  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-mod 12877  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13322  df-cj 14126  df-re 14127  df-im 14128  df-sqrt 14262  df-abs 14263  df-dvds 15268  df-gcd 15500  df-odz 15751  df-phi 15752
This theorem is referenced by:  odzphi  15782  pockthlem  15890  odz2prm2pw  42083  fmtnoprmfac2  42087
  Copyright terms: Public domain W3C validator