Theorem sgprmdvdsmersenne 47917

Description: If 𝑃 is a Sophie Germain prime (i.e. 𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) is also prime) with 𝑃≡3 (mod 4), then 𝑄 divides the 𝑃-th Mersenne number M_P. (Contributed by AV, 20-Aug-2021.)

Assertion

Ref	Expression
sgprmdvdsmersenne	⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → 𝑄 ∥ ((2↑𝑃) − 1))

Proof of Theorem sgprmdvdsmersenne

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpll 767	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → 𝑃 ∈ ℙ)
2		simprr 773	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → 𝑄 ∈ ℙ)
3		oveq1 7367	. . . 4 ⊢ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) → (𝑄 mod 8) = (((2 · 𝑃) + 1) mod 8))
4	3	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ) → (𝑄 mod 8) = (((2 · 𝑃) + 1) mod 8))
5		prmz 16606	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
6		mod42tp1mod8 47915	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) → (((2 · 𝑃) + 1) mod 8) = 7)
7	5, 6	sylan 581	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) → (((2 · 𝑃) + 1) mod 8) = 7)
8	4, 7	sylan9eqr 2794	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → (𝑄 mod 8) = 7)
9		simprl 771	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → 𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1))
10		sfprmdvdsmersenne 47916	. 2 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑄 mod 8) = 7 ∧ 𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1))) → 𝑄 ∥ ((2↑𝑃) − 1))
11	1, 2, 8, 9, 10	syl13anc 1375	1 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 mod 4) = 3) ∧ (𝑄 = ((2 · 𝑃) + 1) ∧ 𝑄 ∈ ℙ)) → 𝑄 ∥ ((2↑𝑃) − 1))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   class class class wbr 5099  (class class class)co 7360  1c1 11031   + caddc 11033   · cmul 11035   − cmin 11368  2c2 12204  3c3 12205  4c4 12206  7c7 12209  8c8 12210  ℤcz 12492   mod cmo 13793  ↑cexp 13988   ∥ cdvds 16183  ℙcprime 16602

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-inf2 9554  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108  ax-addf 11109  ax-mulf 11110

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-ofr 7625  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-tpos 8170  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-ec 8639  df-qs 8643  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-dju 9817  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-q 12866  df-rp 12910  df-ioo 13269  df-ico 13271  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-fl 13716  df-mod 13794  df-seq 13929  df-exp 13989  df-fac 14201  df-hash 14258  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-clim 15415  df-prod 15831  df-dvds 16184  df-gcd 16426  df-prm 16603  df-phi 16697  df-pc 16769  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-starv 17196  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ds 17203  df-unif 17204  df-hom 17205  df-cco 17206  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-prds 17371  df-pws 17373  df-imas 17433  df-qus 17434  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-acs 17512  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-mhm 18712  df-submnd 18713  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-nsg 19058  df-eqg 19059  df-ghm 19146  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-srg 20126  df-ring 20174  df-cring 20175  df-oppr 20277  df-dvdsr 20297  df-unit 20298  df-invr 20328  df-dvr 20341  df-rhm 20412  df-nzr 20450  df-subrng 20483  df-subrg 20507  df-rlreg 20631  df-domn 20632  df-idom 20633  df-drng 20668  df-field 20669  df-lmod 20817  df-lss 20887  df-lsp 20927  df-sra 21129  df-rgmod 21130  df-lidl 21167  df-rsp 21168  df-2idl 21209  df-cnfld 21314  df-zring 21406  df-zrh 21462  df-zn 21465  df-assa 21812  df-asp 21813  df-ascl 21814  df-psr 21869  df-mvr 21870  df-mpl 21871  df-opsr 21873  df-evls 22033  df-evl 22034  df-psr1 22124  df-vr1 22125  df-ply1 22126  df-coe1 22127  df-evl1 22264  df-mdeg 26020  df-deg1 26021  df-mon1 26096  df-uc1p 26097  df-q1p 26098  df-r1p 26099  df-lgs 27266

This theorem is referenced by: (None)