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Theorem pockthlem 16881
Description: Lemma for pockthg 16882. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Mar-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
pockthg.1 (𝜑𝐴 ∈ ℕ)
pockthg.2 (𝜑𝐵 ∈ ℕ)
pockthg.3 (𝜑𝐵 < 𝐴)
pockthg.4 (𝜑𝑁 = ((𝐴 · 𝐵) + 1))
pockthlem.5 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
pockthlem.6 (𝜑𝑃𝑁)
pockthlem.7 (𝜑𝑄 ∈ ℙ)
pockthlem.8 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ)
pockthlem.9 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
pockthlem.10 (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = 1)
pockthlem.11 (𝜑 → (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁) = 1)
Assertion
Ref Expression
pockthlem (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)))

Proof of Theorem pockthlem
StepHypRef Expression
1 pockthlem.7 . . . . . 6 (𝜑𝑄 ∈ ℙ)
2 prmnn 16652 . . . . . 6 (𝑄 ∈ ℙ → 𝑄 ∈ ℕ)
31, 2syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑄 ∈ ℕ)
4 pockthlem.8 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ)
54nnnn0d 12570 . . . . 5 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ0)
63, 5nnexpcld 14247 . . . 4 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℕ)
76nnzd 12623 . . 3 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℤ)
8 pockthlem.5 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
9 prmnn 16652 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
108, 9syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
11 pockthlem.9 . . . . 5 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
1210nnzd 12623 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
13 gcddvds 16485 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃))
1411, 12, 13syl2anc 582 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃))
1514simpld 493 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶)
1611, 12gcdcld 16490 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ0)
1716nn0zd 12622 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℤ)
18 pockthg.4 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑁 = ((𝐴 · 𝐵) + 1))
19 pockthg.1 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐴 ∈ ℕ)
20 pockthg.2 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐵 ∈ ℕ)
2119, 20nnmulcld 12303 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℕ)
22 nnuz 12903 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℕ = (ℤ‘1)
2321, 22eleqtrdi 2839 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ (ℤ‘1))
24 eluzp1p1 12888 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 · 𝐵) ∈ (ℤ‘1) → ((𝐴 · 𝐵) + 1) ∈ (ℤ‘(1 + 1)))
2523, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐴 · 𝐵) + 1) ∈ (ℤ‘(1 + 1)))
2618, 25eqeltrd 2829 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ‘(1 + 1)))
27 df-2 12313 . . . . . . . . . . . . . 14 2 = (1 + 1)
2827fveq2i 6905 . . . . . . . . . . . . 13 (ℤ‘2) = (ℤ‘(1 + 1))
2926, 28eleqtrrdi 2840 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ‘2))
30 eluz2b2 12943 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑁))
3129, 30sylib 217 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑁))
3231simpld 493 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
3332nnzd 12623 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
3414simprd 494 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃)
35 pockthlem.6 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃𝑁)
3617, 12, 33, 34, 35dvdstrd 16279 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑁)
3732nnne0d 12300 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ≠ 0)
38 simpr 483 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0) → 𝑁 = 0)
3938necon3ai 2962 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ≠ 0 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
4037, 39syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
41 dvdslegcd 16486 . . . . . . . . 9 ((((𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑁) → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ (𝐶 gcd 𝑁)))
4217, 11, 33, 40, 41syl31anc 1370 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑁) → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ (𝐶 gcd 𝑁)))
4315, 36, 42mp2and 697 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ (𝐶 gcd 𝑁))
44 pockthlem.10 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = 1)
4544oveq1d 7441 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = (1 gcd 𝑁))
46 1z 12630 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℤ
47 eluzp1m1 12886 . . . . . . . . . . . . . 14 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘(1 + 1))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ‘1))
4846, 26, 47sylancr 585 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ‘1))
4948, 22eleqtrrdi 2840 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℕ)
5049nnnn0d 12570 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
51 zexpcl 14081 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ)
5211, 50, 51syl2anc 582 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ)
53 modgcd 16515 . . . . . . . . . 10 (((𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁))
5452, 32, 53syl2anc 582 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁))
55 gcdcom 16495 . . . . . . . . . . 11 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 1))
5646, 33, 55sylancr 585 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 1))
57 gcd1 16510 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = 1)
5833, 57syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = 1)
5956, 58eqtrd 2768 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 gcd 𝑁) = 1)
6045, 54, 593eqtr3d 2776 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1)
61 rpexp 16701 . . . . . . . . 9 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑁) = 1))
6211, 33, 49, 61syl3anc 1368 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑁) = 1))
6360, 62mpbid 231 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑁) = 1)
6443, 63breqtrd 5178 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1)
6510nnne0d 12300 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ≠ 0)
66 simpr 483 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0) → 𝑃 = 0)
6766necon3ai 2962 . . . . . . . . 9 (𝑃 ≠ 0 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0))
6865, 67syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0))
69 gcdn0cl 16484 . . . . . . . 8 (((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0)) → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ)
7011, 12, 68, 69syl21anc 836 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ)
71 nnle1eq1 12280 . . . . . . 7 ((𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ → ((𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑃) = 1))
7270, 71syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑃) = 1))
7364, 72mpbid 231 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) = 1)
74 odzcl 16769 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) → ((od𝑃)‘𝐶) ∈ ℕ)
7510, 11, 73, 74syl3anc 1368 . . . 4 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∈ ℕ)
7675nnzd 12623 . . 3 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∈ ℤ)
77 prmuz2 16674 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
788, 77syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘2))
7978, 28eleqtrdi 2839 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘(1 + 1)))
80 eluzp1m1 12886 . . . . . 6 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℤ‘(1 + 1))) → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ‘1))
8146, 79, 80sylancr 585 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ‘1))
8281, 22eleqtrrdi 2840 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
8382nnzd 12623 . . 3 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
8419nnzd 12623 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
8549nnzd 12623 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℤ)
86 pcdvds 16840 . . . . . . 7 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ 𝐴)
871, 19, 86syl2anc 582 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ 𝐴)
8820nnzd 12623 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
89 dvdsmul1 16262 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐴 ∥ (𝐴 · 𝐵))
9084, 88, 89syl2anc 582 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∥ (𝐴 · 𝐵))
9118oveq1d 7441 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 − 1) = (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1))
9221nncnd 12266 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
93 ax-1cn 11204 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℂ
94 pncan 11504 . . . . . . . . 9 (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1) = (𝐴 · 𝐵))
9592, 93, 94sylancl 584 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1) = (𝐴 · 𝐵))
9691, 95eqtrd 2768 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 − 1) = (𝐴 · 𝐵))
9790, 96breqtrrd 5180 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∥ (𝑁 − 1))
987, 84, 85, 87, 97dvdstrd 16279 . . . . 5 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑁 − 1))
996nnne0d 12300 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ≠ 0)
100 dvdsval2 16241 . . . . . 6 (((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℤ ∧ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ≠ 0 ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ))
1017, 99, 85, 100syl3anc 1368 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ))
10298, 101mpbid 231 . . . 4 (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ)
103 peano2zm 12643 . . . . . . . 8 ((𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ∈ ℤ)
10452, 103syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ∈ ℤ)
10532nnred 12265 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
10631simprd 494 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 < 𝑁)
107 1mod 13908 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑁) → (1 mod 𝑁) = 1)
108105, 106, 107syl2anc 582 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 mod 𝑁) = 1)
10944, 108eqtr4d 2771 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
110 1zzd 12631 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
111 moddvds 16249 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1)))
11232, 52, 110, 111syl3anc 1368 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1)))
113109, 112mpbid 231 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1))
11412, 33, 104, 35, 113dvdstrd 16279 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1))
115 odzdvds 16771 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1)))
11610, 11, 73, 50, 115syl31anc 1370 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1)))
117114, 116mpbid 231 . . . . 5 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1))
11849nncnd 12266 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
1196nncnd 12266 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℂ)
120118, 119, 99divcan1d 12029 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) = (𝑁 − 1))
121117, 120breqtrrd 5180 . . . 4 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))))
122 nprmdvds1 16684 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → ¬ 𝑃 ∥ 1)
1238, 122syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ 1)
1243nnzd 12623 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑄 ∈ ℤ)
125 iddvdsexp 16264 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ ℤ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ) → 𝑄 ∥ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)))
126124, 4, 125syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑄 ∥ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)))
127124, 7, 85, 126, 98dvdstrd 16279 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑄 ∥ (𝑁 − 1))
1283nnne0d 12300 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑄 ≠ 0)
129 dvdsval2 16241 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 ∈ ℤ ∧ 𝑄 ≠ 0 ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℤ) → (𝑄 ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ))
130124, 128, 85, 129syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ))
131127, 130mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ)
13250nn0ge0d 12573 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (𝑁 − 1))
13349nnred 12265 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℝ)
1343nnred 12265 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑄 ∈ ℝ)
1353nngt0d 12299 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 0 < 𝑄)
136 ge0div 12119 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 − 1) ∈ ℝ ∧ 𝑄 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑄) → (0 ≤ (𝑁 − 1) ↔ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
137133, 134, 135, 136syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (0 ≤ (𝑁 − 1) ↔ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
138132, 137mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄))
139 elnn0z 12609 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ0 ↔ (((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
140131, 138, 139sylanbrc 581 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ0)
141 zexpcl 14081 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ0) → (𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ)
14211, 140, 141syl2anc 582 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ)
143 peano2zm 12643 . . . . . . . . 9 ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ → ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ)
144142, 143syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ)
145 dvdsgcd 16527 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∧ 𝑃𝑁) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
14612, 144, 33, 145syl3anc 1368 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∧ 𝑃𝑁) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
14735, 146mpan2d 692 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
148 odzdvds 16771 . . . . . . . 8 (((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ0) → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
14910, 11, 73, 140, 148syl31anc 1370 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
1503nncnd 12266 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
1514nnzd 12623 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℤ)
152150, 128, 151expm1d 14160 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1)) = ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄))
153152oveq2d 7442 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) = (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄)))
154133, 6nndivred 12304 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℝ)
155154recnd 11280 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℂ)
156155, 119, 150, 128divassd 12063 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) / 𝑄) = (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄)))
157120oveq1d 7441 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) / 𝑄) = ((𝑁 − 1) / 𝑄))
158153, 156, 1573eqtr2d 2774 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) = ((𝑁 − 1) / 𝑄))
159158breq2d 5164 . . . . . . 7 (𝜑 → (((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
160149, 159bitr4d 281 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1)))))
161 pockthlem.11 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁) = 1)
162161breq2d 5164 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁) ↔ 𝑃 ∥ 1))
163147, 160, 1623imtr3d 292 . . . . 5 (𝜑 → (((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) → 𝑃 ∥ 1))
164123, 163mtod 197 . . . 4 (𝜑 → ¬ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))))
165 prmpwdvds 16880 . . . 4 (((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ ∧ ((od𝑃)‘𝐶) ∈ ℤ) ∧ (𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ) ∧ (((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∧ ¬ ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))))) → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ ((od𝑃)‘𝐶))
166102, 76, 1, 4, 121, 164, 165syl222anc 1383 . . 3 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ ((od𝑃)‘𝐶))
167 odzphi 16772 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) → ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (ϕ‘𝑃))
16810, 11, 73, 167syl3anc 1368 . . . 4 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (ϕ‘𝑃))
169 phiprm 16753 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
1708, 169syl 17 . . . 4 (𝜑 → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
171168, 170breqtrd 5178 . . 3 (𝜑 → ((od𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑃 − 1))
1727, 76, 83, 166, 171dvdstrd 16279 . 2 (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1))
173 pcdvdsb 16845 . . 3 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃 − 1) ∈ ℤ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ0) → ((𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)) ↔ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1)))
1741, 83, 5, 173syl3anc 1368 . 2 (𝜑 → ((𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)) ↔ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1)))
175172, 174mpbird 256 1 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 394   = wceq 1533  wcel 2098  wne 2937   class class class wbr 5152  cfv 6553  (class class class)co 7426  cc 11144  cr 11145  0cc0 11146  1c1 11147   + caddc 11149   · cmul 11151   < clt 11286  cle 11287  cmin 11482   / cdiv 11909  cn 12250  2c2 12305  0cn0 12510  cz 12596  cuz 12860   mod cmo 13874  cexp 14066  cdvds 16238   gcd cgcd 16476  cprime 16649  odcodz 16739  ϕcphi 16740   pCnt cpc 16812
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 2699  ax-rep 5289  ax-sep 5303  ax-nul 5310  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-cnex 11202  ax-resscn 11203  ax-1cn 11204  ax-icn 11205  ax-addcl 11206  ax-addrcl 11207  ax-mulcl 11208  ax-mulrcl 11209  ax-mulcom 11210  ax-addass 11211  ax-mulass 11212  ax-distr 11213  ax-i2m1 11214  ax-1ne0 11215  ax-1rid 11216  ax-rnegex 11217  ax-rrecex 11218  ax-cnre 11219  ax-pre-lttri 11220  ax-pre-lttrn 11221  ax-pre-ltadd 11222  ax-pre-mulgt0 11223  ax-pre-sup 11224
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 2529  df-eu 2558  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3475  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4327  df-if 4533  df-pw 4608  df-sn 4633  df-pr 4635  df-op 4639  df-uni 4913  df-int 4954  df-iun 5002  df-br 5153  df-opab 5215  df-mpt 5236  df-tr 5270  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6310  df-ord 6377  df-on 6378  df-lim 6379  df-suc 6380  df-iota 6505  df-fun 6555  df-fn 6556  df-f 6557  df-f1 6558  df-fo 6559  df-f1o 6560  df-fv 6561  df-riota 7382  df-ov 7429  df-oprab 7430  df-mpo 7431  df-om 7877  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-frecs 8293  df-wrecs 8324  df-recs 8398  df-rdg 8437  df-1o 8493  df-2o 8494  df-oadd 8497  df-er 8731  df-en 8971  df-dom 8972  df-sdom 8973  df-fin 8974  df-sup 9473  df-inf 9474  df-dju 9932  df-card 9970  df-pnf 11288  df-mnf 11289  df-xr 11290  df-ltxr 11291  df-le 11292  df-sub 11484  df-neg 11485  df-div 11910  df-nn 12251  df-2 12313  df-3 12314  df-n0 12511  df-xnn0 12583  df-z 12597  df-uz 12861  df-q 12971  df-rp 13015  df-fz 13525  df-fzo 13668  df-fl 13797  df-mod 13875  df-seq 14007  df-exp 14067  df-hash 14330  df-cj 15086  df-re 15087  df-im 15088  df-sqrt 15222  df-abs 15223  df-dvds 16239  df-gcd 16477  df-prm 16650  df-odz 16741  df-phi 16742  df-pc 16813
This theorem is referenced by:  pockthg  16882
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