Theorem wilthlem3 25209

Description: Lemma for wilth 25210. Here we round out the argument of wilthlem2 25208 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 15780	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
2		uz2m1nn 12046	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
3	1, 2	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
4		nnuz 12005	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
5	3, 4	syl6eleq 2916	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
6		eluzfz2 12642	. . . . . 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 476	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℙ)
9		elfzelz 12635	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑦 ∈ ℤ)
10	9	adantl 475	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑦 ∈ ℤ)
11		prmnn 15760	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
12		fzm1ndvds 15421	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
13	11, 12	sylan 577	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
14		eqid 2825	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) = ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)
15	14	prmdiv 15861	. . . . . . . 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 1496	. . . . . . 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 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
18	17	ralrimiva 3175	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
19		ovex 6937	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ V
20	19	pwid 4394	. . . . . 6 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1))
21		eleq2 2895	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ↔ (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
22		eleq2 2895	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → (((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥 ↔ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
23	22	raleqbi1dv 3358	. . . . . . . 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 626	. . . . . . 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 3589	. . . . . 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 702	. . . . 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 580	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴)
29		fzfi 13066	. . . . 5 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin
30		eleq1 2894	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ 𝑡 ∈ 𝐴))
31		reseq2 5624	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ 𝑡))
32	31	oveq2d 6921	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)))
33	32	oveq1d 6920	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃))
34	33	eqeq1d 2827	. . . . . . . 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 336	. . . . . . 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 332	. . . . . 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 2894	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴))
38		reseq2 5624	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))
39	38	oveq2d 6921	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
40	39	oveq1d 6920	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃))
41	40	eqeq1d 2827	. . . . . . . 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 336	. . . . . . 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 332	. . . . . 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		bi2.04 379	. . . . . . . . . . 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	syl5bi 234	. . . . . . . . . 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 2017	. . . . . . . . 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 3122	. . . . . . . . 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 244	. . . . . . . 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 1172	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
53		simp3 1174	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = (-1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑡 ∈ 𝐴)
54		simp2 1173	. . . . . . . . . 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 25208	. . . . . . . . 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 1154	. . . . . . . 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 8472	. . . . 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 20131	. . . . . 6 ⊢ 1 = (1r‘ℂfld)
63	51, 62	ringidval 18857	. . . . 5 ⊢ 1 = (0g‘𝑇)
64		cncrng 20127	. . . . . 6 ⊢ ℂfld ∈ CRing
65	51	crngmgp 18909	. . . . . 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 20159	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld)
69	51	subrgsubm 19149	. . . . . 6 ⊢ (ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
70	68, 69	mp1i 13	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
71		f1oi 6415	. . . . . . . 8 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1-onto→(1...(𝑃 − 1))
72		f1of 6378	. . . . . . . 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	9	ssriv 3831	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ⊆ ℤ
75		fss 6291	. . . . . . 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 685	. . . . . 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 10352	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ V
79	78	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 1 ∈ V)
80	77, 67, 79	fdmfifsupp 8554	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) finSupp 1)
81	63, 66, 67, 70, 77, 80	gsumsubmcl 18672	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) ∈ ℤ)
82		1z 11735	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℤ
83		znegcl 11740	. . . . 5 ⊢ (1 ∈ ℤ → -1 ∈ ℤ)
84	82, 83	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → -1 ∈ ℤ)
85		moddvds 15368	. . . 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 1496	. . 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 224	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1))
88		fcoi1 6315	. . . . . . . . . 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 6434	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘)
91		fvres 6452	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
92	90, 91	syl5eq 2873	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
93	92	adantl 475	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
94	5, 93	seqfveq 13119	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
95		cnfldbas 20110	. . . . . . 7 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
96	51, 95	mgpbas 18849	. . . . . 6 ⊢ ℂ = (Base‘𝑇)
97		cnfldmul 20112	. . . . . . 7 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
98	51, 97	mgpplusg 18847	. . . . . 6 ⊢ · = (+g‘𝑇)
99		eqid 2825	. . . . . 6 ⊢ (Cntz‘𝑇) = (Cntz‘𝑇)
100		cnring 20128	. . . . . . 7 ⊢ ℂfld ∈ Ring
101	51	ringmgp 18907	. . . . . . 7 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → 𝑇 ∈ Mnd)
102	100, 101	mp1i 13	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑇 ∈ Mnd)
103		zsscn 11712	. . . . . . . 8 ⊢ ℤ ⊆ ℂ
104		fss 6291	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ ∧ ℤ ⊆ ℂ) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℂ)
105	76, 103, 104	mp2an 685	. . . . . . 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 18601	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ⊆ ((Cntz‘𝑇)‘ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
108		f1of1 6377	. . . . . . 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 7572	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))
111		dmresi 5700	. . . . . . . . 9 ⊢ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
112	110, 111	sseqtri 3862	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ (1...(𝑃 − 1))
113		rnresi 5720	. . . . . . . 8 ⊢ ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
114	112, 113	sseqtr4i 3863	. . . . . . 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 2825	. . . . . 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 18661	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)))
118		facnn 13355	. . . . . 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 2871	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (!‘(𝑃 − 1)))
121	120	oveq1d 6920	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) − -1))
122		nnm1nn0 11661	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
123	11, 122	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
124		faccl 13363	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 − 1) ∈ ℕ0 → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
125	123, 124	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
126	125	nncnd 11368	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ)
127		ax-1cn 10310	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℂ
128		subneg 10651	. . . 4 ⊢ (((!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
129	126, 127, 128	sylancl 582	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
130	121, 129	eqtrd 2861	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
131	87, 130	breqtrd 4899	1 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   ∧ w3a 1113  ∀wal 1656   = wceq 1658   ∈ wcel 2166  ∀wral 3117  {crab 3121  Vcvv 3414   ⊆ wss 3798   ⊊ wpss 3799  𝒫 cpw 4378   class class class wbr 4873   I cid 5249  dom cdm 5342  ran crn 5343   ↾ cres 5344   ∘ ccom 5346  ⟶wf 6119  –1-1→wf1 6120  –1-1-onto→wf1o 6122  ‘cfv 6123  (class class class)co 6905   supp csupp 7559  Fincfn 8222  ℂcc 10250  1c1 10253   + caddc 10255   · cmul 10257   − cmin 10585  -cneg 10586  ℕcn 11350  2c2 11406  ℕ₀cn0 11618  ℤcz 11704  ℤ_≥cuz 11968  ...cfz 12619   mod cmo 12963  seqcseq 13095  ↑cexp 13154  !cfa 13353   ∥ cdvds 15357  ℙcprime 15757   Σ_g cgsu 16454  Mndcmnd 17647  SubMndcsubmnd 17687  Cntzccntz 18098  CMndccmn 18546  mulGrpcmgp 18843  Ringcrg 18901  CRingccrg 18902  SubRingcsubrg 19132  ℂ_fldccnfld 20106

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2391  ax-ext 2803  ax-rep 4994  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-inf2 8815  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329  ax-pre-sup 10330  ax-addf 10331  ax-mulf 10332

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-int 4698  df-iun 4742  df-iin 4743  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-se 5302  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-isom 6132  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-of 7157  df-om 7327  df-1st 7428  df-2nd 7429  df-supp 7560  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-1o 7826  df-2o 7827  df-oadd 7830  df-er 8009  df-map 8124  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-fin 8226  df-fsupp 8545  df-sup 8617  df-inf 8618  df-oi 8684  df-card 9078  df-cda 9305  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-div 11010  df-nn 11351  df-2 11414  df-3 11415  df-4 11416  df-5 11417  df-6 11418  df-7 11419  df-8 11420  df-9 11421  df-n0 11619  df-xnn0 11691  df-z 11705  df-dec 11822  df-uz 11969  df-rp 12113  df-fz 12620  df-fzo 12761  df-fl 12888  df-mod 12964  df-seq 13096  df-exp 13155  df-fac 13354  df-hash 13411  df-cj 14216  df-re 14217  df-im 14218  df-sqrt 14352  df-abs 14353  df-dvds 15358  df-gcd 15590  df-prm 15758  df-phi 15842  df-struct 16224  df-ndx 16225  df-slot 16226  df-base 16228  df-sets 16229  df-ress 16230  df-plusg 16318  df-mulr 16319  df-starv 16320  df-tset 16324  df-ple 16325  df-ds 16327  df-unif 16328  df-0g 16455  df-gsum 16456  df-mre 16599  df-mrc 16600  df-acs 16602  df-mgm 17595  df-sgrp 17637  df-mnd 17648  df-submnd 17689  df-grp 17779  df-minusg 17780  df-mulg 17895  df-subg 17942  df-cntz 18100  df-cmn 18548  df-mgp 18844  df-ur 18856  df-ring 18903  df-cring 18904  df-subrg 19134  df-cnfld 20107

This theorem is referenced by:  wilth  25210