Theorem wilthlem3 27402

Description: Lemma for wilth 27403. Here we round out the argument of wilthlem2 27401 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 16876	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
2		uz2m1nn 13053	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
3	1, 2	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ)
4		nnuz 13007	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
5	3, 4	eleqtrdi 2870	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
6		eluzfz2 13668	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 − 1) ∈ (ℤ≥‘1) → (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
7	5, 6	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
8		simpl 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℙ)
9		elfzelz 13659	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑦 ∈ ℤ)
10	9	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑦 ∈ ℤ)
11		prmnn 16854	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
12		fzm1ndvds 16497	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
13	11, 12	sylan 592	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑦)
14		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) = ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)
15	14	prmdiv 16967	. . . . . . . 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 1398	. . . . . . 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 500	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
18	17	ralrimiva 3154	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ∀𝑦 ∈ (1...(𝑃 − 1))((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
19		ovex 7453	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ V
20	19	pwid 4580	. . . . . 6 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝒫 (1...(𝑃 − 1))
21		eleq2 2849	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑃 − 1) ∈ 𝑥 ↔ (𝑃 − 1) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
22		eleq2 2849	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (1...(𝑃 − 1)) → (((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ 𝑥 ↔ ((𝑦↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1))))
23	22	raleqbi1dv 3329	. . . . . . . 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 644	. . . . . . 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 722	. . . . 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 595	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴)
29		fzfi 14118	. . . . 5 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin
30		eleq1 2848	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ 𝑡 ∈ 𝐴))
31		reseq2 5964	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ 𝑡))
32	31	oveq2d 7436	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)))
33	32	oveq1d 7435	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑡)) mod 𝑃))
34	33	eqeq1d 2762	. . . . . . . 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 347	. . . . . . 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 343	. . . . . 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 2848	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑠 ∈ 𝐴 ↔ (1...(𝑃 − 1)) ∈ 𝐴))
38		reseq2 5964	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ( I ↾ 𝑠) = ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))
39	38	oveq2d 7436	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → (𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) = (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
40	39	oveq1d 7435	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = (1...(𝑃 − 1)) → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃))
41	40	eqeq1d 2762	. . . . . . . 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 347	. . . . . . 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 343	. . . . . 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		bi2.04 392	. . . . . . . . . . 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 43	. . . . . . . . . . . 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 92	. . . . . . . . . . 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 245	. . . . . . . . . 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 1948	. . . . . . . . 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 3077	. . . . . . . . 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	imbitrrdi 255	. . . . . . . 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 1154	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ( -1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
53		simp3 1156	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∀𝑠 ∈ 𝐴 (𝑠 ⊊ 𝑡 → ((𝑇 Σg ( I ↾ 𝑠)) mod 𝑃) = ( -1 mod 𝑃)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐴) → 𝑡 ∈ 𝐴)
54		simp2 1155	. . . . . . . . . 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 27401	. . . . . . . . 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 1137	. . . . . . . 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 49	. . . . . . 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 9277	. . . . 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 16	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) mod 𝑃) = ( -1 mod 𝑃))
62		cnfld1 21708	. . . . . 6 ⊢ 1 = (1r‘ℂfld)
63	51, 62	ringidval 20414	. . . . 5 ⊢ 1 = (0g‘𝑇)
64		cncrng 21704	. . . . . 6 ⊢ ℂfld ∈ CRing
65	51	crngmgp 20472	. . . . . 6 ⊢ (ℂfld ∈ CRing → 𝑇 ∈ CMnd)
66	64, 65	mp1i 14	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑇 ∈ CMnd)
67	29	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (1...(𝑃 − 1)) ∈ Fin)
68		zsubrg 21731	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld)
69	51	subrgsubm 20842	. . . . . 6 ⊢ (ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
70	68, 69	mp1i 14	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ℤ ∈ (SubMnd‘𝑇))
71		f1oi 6863	. . . . . . . 8 ⊢ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1-onto→(1...(𝑃 − 1))
72		f1of 6824	. . . . . . . 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 13661	. . . . . . 7 ⊢ (1...(𝑃 − 1)) ⊆ ℤ
75		fss 6726	. . . . . . 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 705	. . . . . 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 11306	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ V
79	78	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 1 ∈ V)
80	77, 67, 79	fdmfifsupp 9370	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) finSupp 1)
81	63, 66, 67, 70, 77, 80	gsumsubmcl 20138	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) ∈ ℤ)
82		1z 12729	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℤ
83		znegcl 12734	. . . . 5 ⊢ (1 ∈ ℤ → -1 ∈ ℤ)
84	82, 83	mp1i 14	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → -1 ∈ ℤ)
85		moddvds 16438	. . . 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 1398	. . 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 235	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1))
88		fcoi1 6756	. . . . . . . . . 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 6886	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘)
91		fvres 6904	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → (( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
92	90, 91	eqtrid 2807	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
93	92	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))))‘𝑘) = ( I ‘𝑘))
94	5, 93	seqfveq 14172	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
95		cnfldbas 21687	. . . . . . 7 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
96	51, 95	mgpbas 20370	. . . . . 6 ⊢ ℂ = (Base‘𝑇)
97		cnfldmul 21691	. . . . . . 7 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
98	51, 97	mgpplusg 20369	. . . . . 6 ⊢ · = (+g‘𝑇)
99		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (Cntz‘𝑇) = (Cntz‘𝑇)
100		cnring 21705	. . . . . . 7 ⊢ ℂfld ∈ Ring
101	51	ringmgp 20470	. . . . . . 7 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → 𝑇 ∈ Mnd)
102	100, 101	mp1i 14	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑇 ∈ Mnd)
103		zsscn 12704	. . . . . . . 8 ⊢ ℤ ⊆ ℂ
104		fss 6726	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℤ ∧ ℤ ⊆ ℂ) → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))⟶ℂ)
105	76, 103, 104	mp2an 705	. . . . . . 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 20064	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ⊆ ((Cntz‘𝑇)‘ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))
108		f1of1 6823	. . . . . . 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 14	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))):(1...(𝑃 − 1))–1-1→(1...(𝑃 − 1)))
110		suppssdm 8197	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))
111		dmresi 6043	. . . . . . . . 9 ⊢ dom ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
112	110, 111	sseqtri 3956	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) supp 1) ⊆ (1...(𝑃 − 1))
113		rnresi 6072	. . . . . . . 8 ⊢ ran ( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) = (1...(𝑃 − 1))
114	112, 113	sseqtrri 3957	. . . . . . 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 2760	. . . . . 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 20126	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (seq1( · , (( I ↾ (1...(𝑃 − 1))) ∘ ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))))‘(𝑃 − 1)))
118		facnn 14422	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 − 1) ∈ ℕ → (!‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
119	3, 118	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) = (seq1( · , I )‘(𝑃 − 1)))
120	94, 117, 119	3eqtr4d 2805	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) = (!‘(𝑃 − 1)))
121	120	oveq1d 7435	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) − -1))
122		nnm1nn0 12650	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
123	11, 122	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
124	123	faccld 14431	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
125	124	nncnd 12354	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ)
126		ax-1cn 11261	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℂ
127		subneg 11610	. . . 4 ⊢ (((!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
128	125, 126, 127	sylancl 598	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((!‘(𝑃 − 1)) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
129	121, 128	eqtrd 2795	. 2 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ((𝑇 Σg ( I ↾ (1...(𝑃 − 1)))) − -1) = ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))
130	87, 129	breqtrd 5130	1 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 1)) + 1))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1567   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ⊊ wpss 4013  𝒫 cpw 4556   class class class wbr 5102   I cid 5544  dom cdm 5650  ran crn 5651   ↾ cres 5652   ∘ ccom 5654  ⟶wf 6534  –1-1→wf1 6535  –1-1-onto→wf1o 6537  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   supp csupp 8179  Fincfn 8976  ℂcc 11201  1c1 11204   + caddc 11206   · cmul 11208   − cmin 11544   -cneg 11545  ℕcn 12338  2c2 12400  ℕ₀cn0 12609  ℤcz 12696  ℤ_≥cuz 12968  ...cfz 13642   mod cmo 14012  seqcseq 14147  ↑cexp 14207  !cfa 14420   ∥ cdvds 16427  ℙcprime 16851   Σ_g cgsu 17616  Mndcmnd 18928  SubMndcsubmnd 18982  Cntzccntz 19534  CMndccmn 19999  mulGrpcmgp 20365  Ringcrg 20464  CRingccrg 20465  SubRingcsubrg 20826  ℂ_fldccnfld 21683

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281  ax-addf 11282  ax-mulf 11283

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-er 8720  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-dju 9985  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-xnn0 12683  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-rp 13124  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-mod 14013  df-seq 14148  df-exp 14208  df-fac 14421  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-dvds 16428  df-gcd 16670  df-prm 16852  df-phi 16948  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-mulg 19283  df-subg 19338  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-abl 20002  df-mgp 20366  df-rng 20380  df-ur 20413  df-ring 20466  df-cring 20467  df-subrng 20803  df-subrg 20827  df-cnfld 21684

This theorem is used by:  wilth  27403