pockthlem - Metamath Proof Explorer

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Theorem pockthlem 17112

Description: Lemma for pockthg 17113. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Mar-2014.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
pockthg.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℕ)
pockthg.2	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ)
pockthg.3	⊢ (𝜑 → 𝐵 < 𝐴)
pockthg.4	⊢ (𝜑 → 𝑁 = ((𝐴 · 𝐵) + 1))
pockthlem.5	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
pockthlem.6	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ 𝑁)
pockthlem.7	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℙ)
pockthlem.8	⊢ (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ)
pockthlem.9	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 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**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		pockthlem.7	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℙ)
2		prmnn 16878	. . . . . 6 ⊢ (𝑄 ∈ ℙ → 𝑄 ∈ ℕ)
3	1, 2	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℕ)
4		pockthlem.8	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ)
5	4	nnnn0d 12694	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ₀)
6	3, 5	nnexpcld 14416	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℕ)
7	6	nnzd 12746	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℤ)
8		pockthlem.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
9		prmnn 16878	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
10	8, 9	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
11		pockthlem.9	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℤ)
12	10	nnzd 12746	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
13		gcddvds 16702	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃))
14	11, 12, 13	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃))
15	14	simpld 500	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶)
16	11, 12	gcdcld 16707	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ₀)
17	16	nn0zd 12745	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℤ)
18		pockthg.4	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑁 = ((𝐴 · 𝐵) + 1))
19		pockthg.1	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℕ)
20		pockthg.2	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ)
21	19, 20	nnmulcld 12418	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℕ)
22		nnuz 13031	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ℕ = (ℤ_≥‘1)
23	21, 22	eleqtrdi 2874	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ (ℤ_≥‘1))
24		eluzp1p1 13020	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 · 𝐵) ∈ (ℤ_≥‘1) → ((𝐴 · 𝐵) + 1) ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1)))
25	23, 24	syl 18	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐵) + 1) ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1)))
26	18, 25	eqeltrd 2864	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1)))
27		df-2 12432	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 2 = (1 + 1)
28	27	fveq2i 6911	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (ℤ_≥‘2) = (ℤ_≥‘(1 + 1))
29	26, 28	eleqtrrdi 2875	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘2))
30		eluz2b2 13075	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ_≥‘2) ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑁))
31	29, 30	sylib 221	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑁))
32	31	simpld 500	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
33	32	nnzd 12746	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
34	14	simprd 501	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑃)
35		pockthlem.6	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ 𝑁)
36	17, 12, 33, 34, 35	dvdstrd 16494	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑁)
37	32	nnne0d 12415	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≠ 0)
38		simpr 490	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0) → 𝑁 = 0)
39	38	necon3ai 2984	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ≠ 0 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
40	37, 39	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
41		dvdslegcd 16703	. . . . . . . . 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)))
42	17, 11, 33, 40, 41	syl31anc 1401	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝑃) ∥ 𝑁) → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ (𝐶 gcd 𝑁)))
43	15, 36, 42	mp2and 712	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ (𝐶 gcd 𝑁))
44		pockthlem.10	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = 1)
45	44	oveq1d 7458	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = (1 gcd 𝑁))
46		1z 12753	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 ∈ ℤ
47		eluzp1m1 13018	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ_≥‘1))
48	46, 26, 47	sylancr 599	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ_≥‘1))
49	48, 22	eleqtrrdi 2875	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℕ)
50	49	nnnn0d 12694	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℕ₀)
51		zexpcl 14246	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ₀) → (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ)
52	11, 50, 51	syl2anc 596	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ)
53		modgcd 16734	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁))
54	52, 32, 53	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁))
55		gcdcom 16714	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 1))
56	46, 33, 55	sylancr 599	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (1 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 1))
57		gcd1 16730	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = 1)
58	33, 57	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = 1)
59	56, 58	eqtrd 2798	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 gcd 𝑁) = 1)
60	45, 54, 59	3eqtr3d 2806	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1)
61		rpexp 16927	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑁) = 1))
62	11, 33, 49, 61	syl3anc 1399	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑁) = 1))
63	60, 62	mpbid 235	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑁) = 1)
64	43, 63	breqtrd 5134	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1)
65	10	nnne0d 12415	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ≠ 0)
66		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0) → 𝑃 = 0)
67	66	necon3ai 2984	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ≠ 0 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0))
68	65, 67	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0))
69		gcdn0cl 16701	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐶 = 0 ∧ 𝑃 = 0)) → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ)
70	11, 12, 68, 69	syl21anc 851	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ)
71		nnle1eq1 12395	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐶 gcd 𝑃) ∈ ℕ → ((𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑃) = 1))
72	70, 71	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝑃) ≤ 1 ↔ (𝐶 gcd 𝑃) = 1))
73	64, 72	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐶 gcd 𝑃) = 1)
74		odzcl 17000	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∈ ℕ)
75	10, 11, 73, 74	syl3anc 1399	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∈ ℕ)
76	75	nnzd 12746	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∈ ℤ)
77		prmuz2 16900	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ_≥‘2))
78	8, 77	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℤ_≥‘2))
79	78, 28	eleqtrdi 2874	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1)))
80		eluzp1m1 13018	. . . . . 6 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℤ_≥‘(1 + 1))) → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ_≥‘1))
81	46, 79, 80	sylancr 599	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ_≥‘1))
82	81, 22	eleqtrrdi 2875	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
83	82	nnzd 12746	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
84	19	nnzd 12746	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℤ)
85	49	nnzd 12746	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℤ)
86		pcdvds 17071	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ 𝐴)
87	1, 19, 86	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ 𝐴)
88	20	nnzd 12746	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℤ)
89		dvdsmul1 16476	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐴 ∥ (𝐴 · 𝐵))
90	84, 88, 89	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∥ (𝐴 · 𝐵))
91	18	oveq1d 7458	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) = (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1))
92	21	nncnd 12378	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
93		ax-1cn 11285	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℂ
94		pncan 11590	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1) = (𝐴 · 𝐵))
95	92, 93, 94	sylancl 598	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝐴 · 𝐵) + 1) − 1) = (𝐴 · 𝐵))
96	91, 95	eqtrd 2798	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) = (𝐴 · 𝐵))
97	90, 96	breqtrrd 5136	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∥ (𝑁 − 1))
98	7, 84, 85, 87, 97	dvdstrd 16494	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑁 − 1))
99	6	nnne0d 12415	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ≠ 0)
100		dvdsval2 16454	. . . . . 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))
101	7, 99, 85, 100	syl3anc 1399	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ))
102	98, 101	mpbid 235	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ)
103		peano2zm 12766	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ∈ ℤ)
104	52, 103	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ∈ ℤ)
105	32	nnred 12377	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
106	31	simprd 501	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝑁)
107		1mod 14070	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑁) → (1 mod 𝑁) = 1)
108	105, 106, 107	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 mod 𝑁) = 1)
109	44, 108	eqtr4d 2801	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
110		1zzd 12754	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
111		moddvds 16462	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐶↑(𝑁 − 1)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1)))
112	32, 52, 110, 111	syl3anc 1399	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1)))
113	109, 112	mpbid 235	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1))
114	12, 33, 104, 35, 113	dvdstrd 16494	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1))
115		odzdvds 17002	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ₀) → (𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1)))
116	10, 11, 73, 50, 115	syl31anc 1401	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑(𝑁 − 1)) − 1) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1)))
117	114, 116	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑁 − 1))
118	49	nncnd 12378	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
119	6	nncnd 12378	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∈ ℂ)
120	118, 119, 99	divcan1d 12121	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) = (𝑁 − 1))
121	117, 120	breqtrrd 5136	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))))
122		nprmdvds1 16911	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ¬ 𝑃 ∥ 1)
123	8, 122	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ 1)
124	3	nnzd 12746	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℤ)
125		iddvdsexp 16478	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑄 ∈ ℤ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ) → 𝑄 ∥ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)))
126	124, 4, 125	syl2anc 596	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∥ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)))
127	124, 7, 85, 126, 98	dvdstrd 16494	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∥ (𝑁 − 1))
128	3	nnne0d 12415	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ≠ 0)
129		dvdsval2 16454	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑄 ∈ ℤ ∧ 𝑄 ≠ 0 ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℤ) → (𝑄 ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ))
130	124, 128, 85, 129	syl3anc 1399	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑁 − 1) ↔ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ))
131	127, 130	mpbid 235	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ)
132	50	nn0ge0d 12697	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ (𝑁 − 1))
133	49	nnred 12377	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 1) ∈ ℝ)
134	3	nnred 12377	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℝ)
135	3	nngt0d 12414	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝑄)
136		ge0div 12211	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℝ ∧ 𝑄 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑄) → (0 ≤ (𝑁 − 1) ↔ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
137	133, 134, 135, 136	syl3anc 1399	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ (𝑁 − 1) ↔ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
138	132, 137	mpbid 235	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄))
139		elnn0z 12733	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ₀ ↔ (((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
140	131, 138, 139	sylanbrc 595	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ₀)
141		zexpcl 14246	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ₀) → (𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ)
142	11, 140, 141	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ)
143		peano2zm 12766	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) ∈ ℤ → ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ)
144	142, 143	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ)
145		dvdsgcd 16746	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∧ 𝑃 ∥ 𝑁) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
146	12, 144, 33, 145	syl3anc 1399	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ∧ 𝑃 ∥ 𝑁) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
147	35, 146	mpan2d 707	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) → 𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁)))
148		odzdvds 17002	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑄) ∈ ℕ₀) → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
149	10, 11, 73, 140, 148	syl31anc 1401	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
150	3	nncnd 12378	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
151	4	nnzd 12746	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℤ)
152	150, 128, 151	expm1d 14326	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1)) = ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄))
153	152	oveq2d 7459	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) = (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄)))
154	133, 6	nndivred 12419	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℝ)
155	154	recnd 11364	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℂ)
156	155, 119, 150, 128	divassd 12155	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) / 𝑄) = (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · ((𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) / 𝑄)))
157	120	oveq1d 7458	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) / 𝑄) = ((𝑁 − 1) / 𝑄))
158	153, 156, 157	3eqtr2d 2804	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) = ((𝑁 − 1) / 𝑄))
159	158	breq2d 5118	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ ((𝑁 − 1) / 𝑄)))
160	149, 159	bitr4d 285	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) ↔ ((od_ℤ‘𝑃)‘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)
162	161	breq2d 5118	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ (((𝐶↑((𝑁 − 1) / 𝑄)) − 1) gcd 𝑁) ↔ 𝑃 ∥ 1))
163	147, 160, 162	3imtr3d 296	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))) → 𝑃 ∥ 1))
164	123, 163	mtod 201	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ¬ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))))
165		prmpwdvds 17111	. . . 4 ⊢ (((((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∈ ℤ ∧ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∈ ℤ) ∧ (𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ) ∧ (((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) ∧ ¬ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (((𝑁 − 1) / (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴))) · (𝑄↑((𝑄 pCnt 𝐴) − 1))))) → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶))
166	102, 76, 1, 4, 121, 164, 165	syl222anc 1414	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶))
167		odzphi 17003	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝑃) = 1) → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (ϕ‘𝑃))
168	10, 11, 73, 167	syl3anc 1399	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (ϕ‘𝑃))
169		phiprm 16983	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
170	8, 169	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
171	168, 170	breqtrd 5134	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((od_ℤ‘𝑃)‘𝐶) ∥ (𝑃 − 1))
172	7, 76, 83, 166, 171	dvdstrd 16494	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1))
173		pcdvdsb 17076	. . 3 ⊢ ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃 − 1) ∈ ℤ ∧ (𝑄 pCnt 𝐴) ∈ ℕ₀) → ((𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)) ↔ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1)))
174	1, 83, 5, 173	syl3anc 1399	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)) ↔ (𝑄↑(𝑄 pCnt 𝐴)) ∥ (𝑃 − 1)))
175	172, 174	mpbird 260	1 ⊢ (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝐴) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃 − 1)))

Colors of variables: wff setvar class

This proof depends on syntax axioms: ¬ wn 3 → wi 4 ↔ wb 209 ∧ wa 401 = wceq 1570 ∈ wcel 2147 ≠ wne 2959 class class class wbr 5106 ‘cfv 6558 (class class class)co 7443 ℂcc 11225 ℝcr 11226 0cc0 11227 1c1 11228 + caddc 11230 · cmul 11232 < clt 11370 ≤ cle 11371 − cmin 11568 / cdiv 12000 ℕcn 12362 2c2 12424 ℕ₀cn0 12633 ℤcz 12720 ℤ_≥cuz 12992 mod cmo 14036 ↑cexp 14231 ∥ cdvds 16451 gcd cgcd 16693 ℙcprime 16875 od_ℤcodz 16969 ϕcphi 16970 pCnt cpc 17043

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 1945 ax-6 2002 ax-7 2043 ax-8 2149 ax-9 2157 ax-10 2180 ax-11 2197 ax-12 2216 ax-ext 2735 ax-rep 5235 ax-sep 5252 ax-nul 5263 ax-pow 5331 ax-pr 5395 ax-un 7775 ax-cnex 11283 ax-resscn 11284 ax-1cn 11285 ax-icn 11286 ax-addcl 11287 ax-addrcl 11288 ax-mulcl 11289 ax-mulrcl 11290 ax-mulcom 11291 ax-addass 11292 ax-mulass 11293 ax-distr 11294 ax-i2m1 11295 ax-1ne0 11296 ax-1rid 11297 ax-rnegex 11298 ax-rrecex 11299 ax-cnre 11300 ax-pre-lttri 11301 ax-pre-lttrn 11302 ax-pre-ltadd 11303 ax-pre-mulgt0 11304 ax-pre-sup 11305

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 2102 df-mo 2567 df-eu 2597 df-clab 2742 df-cleq 2755 df-clel 2839 df-nfc 2913 df-ne 2960 df-nel 3066 df-ral 3081 df-rex 3091 df-rmo 3369 df-reu 3370 df-rab 3417 df-v 3456 df-sbc 3743 df-csb 3852 df-ss 3901 df-pss 4017 df-dif 4050 df-in 4094 df-un 4154 df-nul 4282 df-if 4486 df-pw 4562 df-sn 4589 df-pr 4591 df-op 4839 df-uni 4871 df-int 4911 df-iun 4956 df-br 5107 df-opab 5171 df-mpt 5190 df-tr 5216 df-id 5550 df-eprel 5555 df-po 5563 df-so 5564 df-fr 5608 df-we 5610 df-xp 5661 df-rel 5662 df-cnv 5663 df-co 5664 df-dm 5665 df-rn 5666 df-res 5667 df-ima 5668 df-pred 6322 df-ord 6383 df-on 6384 df-lim 6385 df-suc 6386 df-iota 6512 df-fun 6560 df-fn 6561 df-f 6562 df-f1 6563 df-fo 6564 df-f1o 6565 df-fv 6566 df-riota 7400 df-ov 7446 df-oprab 7447 df-mpo 7448 df-om 7902 df-1st 8025 df-2nd 8026 df-frecs 8327 df-wrecs 8358 df-recs 8407 df-rdg 8446 df-1o 8504 df-2o 8505 df-oadd 8508 df-er 8745 df-en 9002 df-dom 9003 df-sdom 9004 df-fin 9005 df-sup 9461 df-inf 9462 df-dju 10009 df-card 10047 df-pnf 11372 df-mnf 11373 df-xr 11374 df-ltxr 11375 df-le 11376 df-sub 11570 df-neg 11571 df-div 12001 df-nn 12363 df-2 12432 df-3 12433 df-n0 12634 df-xnn0 12707 df-z 12721 df-uz 12993 df-q 13103 df-rp 13148 df-fz 13667 df-fzo 13816 df-fl 13959 df-mod 14037 df-seq 14172 df-exp 14232 df-hash 14502 df-cj 15295 df-re 15296 df-im 15297 df-sqrt 15431 df-abs 15432 df-dvds 16452 df-gcd 16694 df-prm 16876 df-odz 16971 df-phi 16972 df-pc 17044

This theorem is used by: pockthg 17113

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