Theorem wilthlem3 26419

Description: Lemma for wilth 26420. Here we round out the argument of wilthlem2 26418 with the final step of the induction. The induction argument shows that every subset of 1...(𝑃 − 1) that is closed under inverse and contains 𝑃 − 1 multiplies to -1 mod 𝑃, and clearly 1...(𝑃 − 1) itself is such a set. Thus, the product of all the elements is -1, and all that is left is to translate the group sum notation (which we used for its unordered summing capabilities) into an ordered sequence to match the definition of the factorial. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Jan-2015.) (Proof shortened by AV, 27-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
wilthlem.t	⊢ 𝑇 = (mulGrp‘ℂfld)
wilthlem.a	⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1)) ∣ ((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥)}

Assertion

Ref	Expression
wilthlem3	⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝑃,𝑦   𝑥,𝑇,𝑦

Proof of Theorem wilthlem3

Dummy variables 𝑡 𝑠 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmuz2 16572	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
2		uz2m1nn 12848	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
3	1, 2	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
4		nnuz 12806	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
5	3, 4	eleqtrdi 2848	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
6		eluzfz2 13449	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 − 1) ∈ (ℤ≥‘1) → (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
7	5, 6	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
8		simpl 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℙ)
9		elfzelz 13441	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑦 ∈ ℤ)
10	9	adantl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑦 ∈ ℤ)
11		prmnn 16550	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
12		fzm1ndvds 16204	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
13	11, 12	sylan 580	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
14		eqid 2736	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) = ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)
15	14	prmdiv 16657	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑦) → (((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ 𝑃 ∥ ((𝑦 · ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) − 1)))
16	8, 10, 13, 15	syl3anc 1371	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ 𝑃 ∥ ((𝑦 · ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) − 1)))
17	16	simpld 495	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
18	17	ralrimiva 3143	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
19		ovex 7390	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ V
20	19	pwid 4582	. . . . . 6 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1))
21		eleq2 2826	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ↔ (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
22		eleq2 2826	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → (((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥 ↔ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
23	22	raleqbi1dv 3307	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → (∀𝑦 ∈ 𝑥 ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
24	21, 23	anbi12d 631	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → (((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥) ↔ ((𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))))
25		wilthlem.a	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1)) ∣ ((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥)}
26	24, 25	elrab2 3648	. . . . . 6 ⊢ ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 ↔ ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1)) ∧ ((𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))))
27	20, 26	mpbiran 707	. . . . 5 ⊢ ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
28	7, 18, 27	sylanbrc 583	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴)
29		fzfi 13877	. . . . 5 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin
30		eleq1 2825	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ 𝑡 ∈ 𝐴))
31		reseq2 5932	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ 𝑡))
32	31	oveq2d 7373	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)))
33	32	oveq1d 7372	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃))
34	33	eqeq1d 2738	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃) ↔ ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))
35	30, 34	imbi12d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ((𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ↔ (𝑡 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
36	35	imbi2d 340	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ((𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))) ↔ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑡 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
37		eleq1 2825	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴))
38		reseq2 5932	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))
39	38	oveq2d 7373	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
40	39	oveq1d 7372	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃))
41	40	eqeq1d 2738	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃) ↔ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))
42	37, 41	imbi12d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ↔ ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
43	42	imbi2d 340	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))) ↔ (𝑃 ∈ ℙ → ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
44		bi2.04 388	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) ↔ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
45		pm2.27 42	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → (𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
46	45	com34 91	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → (𝑠 ∈ 𝐴 → (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
47	44, 46	biimtrid 241	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → (𝑠 ∈ 𝐴 → (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
48	47	alimdv 1919	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → ∀𝑠(𝑠 ∈ 𝐴 → (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
49		df-ral 3065	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ↔ ∀𝑠(𝑠 ∈ 𝐴 → (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
50	48, 49	syl6ibr 251	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
51		wilthlem.t	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑇 = (mulGrp‘ℂfld)
52		simp1 1136	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
53		simp3 1138	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑡 ∈ 𝐴)
54		simp2 1137	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))
55	51, 25, 52, 53, 54	wilthlem2 26418	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))
56	55	3exp 1119	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) → (𝑡 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
57	50, 56	syldc 48	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑡 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
58	57	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 ∈ Fin → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑡 → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑠 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))) → (𝑃 ∈ ℙ → (𝑡 ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))))
59	36, 43, 58	findcard3 9229	. . . . 5 ⊢ ((1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin → (𝑃 ∈ ℙ → ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))))
60	29, 59	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴 → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)))
61	28, 60	mpd 15	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃))
62		cnfld1 20822	. . . . . 6 ⊢ 1 = (1r‘ℂfld)
63	51, 62	ringidval 19915	. . . . 5 ⊢ 1 = (0g‘𝑇)
64		cncrng 20818	. . . . . 6 ⊢ ℂfld ∈ CRing
65	51	crngmgp 19972	. . . . . 6 ⊢ (ℂfld ∈ CRing → 𝑇 ∈ CMnd)
66	64, 65	mp1i 13	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑇 ∈ CMnd)
67	29	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin)
68		zsubrg 20850	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld)
69	51	subrgsubm 20235	. . . . . 6 ⊢ (ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
70	68, 69	mp1i 13	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
71		f1oi 6822	. . . . . . . 8 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1-onto→(1...(𝑃 − 1))
72		f1of 6784	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1-onto→(1...(𝑃 − 1)) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶(1...(𝑃 − 1)))
73	71, 72	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶(1...(𝑃 − 1))
74		fzssz 13443	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ⊆ ℤ
75		fss 6685	. . . . . . 7 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶(1...(𝑃 − 1)) ∧ (1...(𝑃 − 1)) ⊆ ℤ) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ)
76	73, 74, 75	mp2an 690	. . . . . 6 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ
77	76	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ)
78		1ex 11151	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ V
79	78	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 1 ∈ V)
80	77, 67, 79	fdmfifsupp 9315	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) finSupp 1)
81	63, 66, 67, 70, 77, 80	gsumsubmcl 19696	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) ∈ ℤ)
82		1z 12533	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℤ
83		znegcl 12538	. . . . 5 ⊢ (1 ∈ ℤ → -1 ∈ ℤ)
84	82, 83	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → -1 ∈ ℤ)
85		moddvds 16147	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) ∈ ℤ ∧ -1 ∈ ℤ) → (((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1)))
86	11, 81, 84, 85	syl3anc 1371	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1)))
87	61, 86	mpbid 231	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1))
88		fcoi1 6716	. . . . . . . . . 10 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶(1...(𝑃 − 1)) → (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))
89	73, 88	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))
90	89	fveq1i 6843	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘)
91		fvres 6861	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
92	90, 91	eqtrid 2788	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
93	92	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
94	5, 93	seqfveq 13932	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
95		cnfldbas 20800	. . . . . . 7 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
96	51, 95	mgpbas 19902	. . . . . 6 ⊢ ℂ = (Base‘𝑇)
97		cnfldmul 20802	. . . . . . 7 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
98	51, 97	mgpplusg 19900	. . . . . 6 ⊢ · = (+g‘𝑇)
99		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (Cntz‘𝑇) = (Cntz‘𝑇)
100		cnring 20819	. . . . . . 7 ⊢ ℂfld ∈ Ring
101	51	ringmgp 19970	. . . . . . 7 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → 𝑇 ∈ Mnd)
102	100, 101	mp1i 13	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑇 ∈ Mnd)
103		zsscn 12507	. . . . . . . 8 ⊢ ℤ ⊆ ℂ
104		fss 6685	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ ∧ ℤ ⊆ ℂ) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℂ)
105	76, 103, 104	mp2an 690	. . . . . . 7 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℂ
106	105	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℂ)
107	96, 99, 66, 106	cntzcmnf 19623	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ⊆ ((Cntz‘𝑇)‘ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
108		f1of1 6783	. . . . . . 7 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1-onto→(1...(𝑃 − 1)) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1→(1...(𝑃 − 1)))
109	71, 108	mp1i 13	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1→(1...(𝑃 − 1)))
110		suppssdm 8108	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))
111		dmresi 6005	. . . . . . . . 9 ⊢ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
112	110, 111	sseqtri 3980	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ (1...(𝑃 − 1))
113		rnresi 6027	. . . . . . . 8 ⊢ ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
114	112, 113	sseqtrri 3981	. . . . . . 7 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))
115	114	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))
116		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) supp 1) = ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) supp 1)
117	96, 63, 98, 99, 102, 67, 106, 107, 3, 109, 115, 116	gsumval3 19684	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)))
118		facnn 14175	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 − 1) ∈ ℕ → (!‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
119	3, 118	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
120	94, 117, 119	3eqtr4d 2786	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (!‘(𝑃 − 1)))
121	120	oveq1d 7372	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) − -1))
122		nnm1nn0 12454	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
123	11, 122	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
124	123	faccld 14184	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
125	124	nncnd 12169	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ)
126		ax-1cn 11109	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℂ
127		subneg 11450	. . . 4 ⊢ (((!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
128	125, 126, 127	sylancl 586	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
129	121, 128	eqtrd 2776	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
130	87, 129	breqtrd 5131	1 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087  ∀wal 1539   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064  {crab 3407  Vcvv 3445   ⊆ wss 3910   ⊊ wpss 3911  𝒫 cpw 4560   class class class wbr 5105   I cid 5530  dom cdm 5633  ran crn 5634   ↾ cres 5635   ∘ ccom 5637  ⟶wf 6492  –1-1→wf1 6493  –1-1-onto→wf1o 6495  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357   supp csupp 8092  Fincfn 8883  ℂcc 11049  1c1 11052   + caddc 11054   · cmul 11056   − cmin 11385  -cneg 11386  ℕcn 12153  2c2 12208  ℕ₀cn0 12413  ℤcz 12499  ℤ_≥cuz 12763  ...cfz 13424   mod cmo 13774  seqcseq 13906  ↑cexp 13967  !cfa 14173   ∥ cdvds 16136  ℙcprime 16547   Σ_g cgsu 17322  Mndcmnd 18556  SubMndcsubmnd 18600  Cntzccntz 19095  CMndccmn 19562  mulGrpcmgp 19896  Ringcrg 19964  CRingccrg 19965  SubRingcsubrg 20218  ℂ_fldccnfld 20796

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-pre-sup 11129  ax-addf 11130  ax-mulf 11131

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-se 5589  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7617  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8093  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-2o 8413  df-oadd 8416  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9306  df-sup 9378  df-inf 9379  df-oi 9446  df-dju 9837  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-xnn0 12486  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-rp 12916  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-fl 13697  df-mod 13775  df-seq 13907  df-exp 13968  df-fac 14174  df-hash 14231  df-cj 14984  df-re 14985  df-im 14986  df-sqrt 15120  df-abs 15121  df-dvds 16137  df-gcd 16375  df-prm 16548  df-phi 16638  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-starv 17148  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-unif 17156  df-0g 17323  df-gsum 17324  df-mre 17466  df-mrc 17467  df-acs 17469  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-submnd 18602  df-grp 18751  df-minusg 18752  df-mulg 18873  df-subg 18925  df-cntz 19097  df-cmn 19564  df-mgp 19897  df-ur 19914  df-ring 19966  df-cring 19967  df-subrg 20220  df-cnfld 20797

This theorem is referenced by:  wilth  26420