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Theorem lgseisenlem4 20591
Description: Lemma for lgseisen 20592. The function  M is an injection (and hence a bijection by the pigeonhole principle). (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lgseisen.1  |-  ( ph  ->  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
lgseisen.2  |-  ( ph  ->  Q  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
lgseisen.3  |-  ( ph  ->  P  =/=  Q )
lgseisen.4  |-  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  mod  P
)
lgseisen.5  |-  M  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( ( ( (
-u 1 ^ R
)  x.  R )  mod  P )  / 
2 ) )
lgseisen.6  |-  S  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  y
) )  mod  P
)
lgseisen.7  |-  Y  =  (ℤ/n `  P )
lgseisen.8  |-  G  =  (mulGrp `  Y )
lgseisen.9  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
Assertion
Ref Expression
lgseisenlem4  |-  ( ph  ->  ( ( Q ^
( ( P  - 
1 )  /  2
) )  mod  P
)  =  ( (
-u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  mod  P ) )
Distinct variable groups:    x, G    x, L    x, y, P    ph, x, y    y, M   
x, Q, y    x, Y    x, S
Allowed substitution hints:    R( x, y)    S( y)    G( y)    L( y)    M( x)    Y( y)

Proof of Theorem lgseisenlem4
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zsubrg 16425 . . . . . 6  |-  ZZ  e.  (SubRing ` fld )
2 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  (flds  ZZ )  =  (flds  ZZ )
32subrgbas 15554 . . . . . 6  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) ) )
41, 3ax-mp 8 . . . . 5  |-  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) )
5 cnfld0 16398 . . . . . . 7  |-  0  =  ( 0g ` fld )
62, 5subrg0 15552 . . . . . 6  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  0  =  ( 0g `  (flds  ZZ )
) )
71, 6ax-mp 8 . . . . 5  |-  0  =  ( 0g `  (flds  ZZ ) )
82subrgrng 15548 . . . . . . 7  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  (flds  ZZ )  e.  Ring )
9 rngabl 15370 . . . . . . 7  |-  ( (flds  ZZ )  e.  Ring  ->  (flds  ZZ )  e.  Abel )
101, 8, 9mp2b 9 . . . . . 6  |-  (flds  ZZ )  e.  Abel
11 ablcmn 15095 . . . . . 6  |-  ( (flds  ZZ )  e.  Abel  ->  (flds  ZZ )  e. CMnd )
1210, 11mp1i 11 . . . . 5  |-  ( ph  ->  (flds  ZZ )  e. CMnd )
13 lgseisen.1 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
14 eldifi 3298 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  Prime )
1513, 14syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
16 lgseisen.7 . . . . . . . . . 10  |-  Y  =  (ℤ/n `  P )
1716znfld 16514 . . . . . . . . 9  |-  ( P  e.  Prime  ->  Y  e. Field
)
1815, 17syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Y  e. Field )
19 isfld 15521 . . . . . . . . 9  |-  ( Y  e. Field 
<->  ( Y  e.  DivRing  /\  Y  e.  CRing ) )
2019simprbi 450 . . . . . . . 8  |-  ( Y  e. Field  ->  Y  e.  CRing )
2118, 20syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Y  e.  CRing )
22 lgseisen.8 . . . . . . . 8  |-  G  =  (mulGrp `  Y )
2322crngmgp 15349 . . . . . . 7  |-  ( Y  e.  CRing  ->  G  e. CMnd )
2421, 23syl 15 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G  e. CMnd )
25 cmnmnd 15104 . . . . . 6  |-  ( G  e. CMnd  ->  G  e.  Mnd )
2624, 25syl 15 . . . . 5  |-  ( ph  ->  G  e.  Mnd )
27 fzfid 11035 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin )
28 m1expcl 11126 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ )
2928adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( -u
1 ^ k )  e.  ZZ )
30 eqidd 2284 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )
31 crngrng 15351 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Y  e.  CRing  ->  Y  e.  Ring )
3221, 31syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Y  e.  Ring )
33 lgseisen.9 . . . . . . . . . . 11  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
342, 33zrhrhm 16466 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  e.  Ring  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
3532, 34syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
36 eqid 2283 . . . . . . . . . 10  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  Y )
374, 36rhmf 15504 . . . . . . . . 9  |-  ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y )
)
3835, 37syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y ) )
3938feqmptd 5575 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  L  =  ( x  e.  ZZ  |->  ( L `
 x ) ) )
40 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( -u 1 ^ k )  -> 
( L `  x
)  =  ( L `
 ( -u 1 ^ k ) ) )
4129, 30, 39, 40fmptco 5691 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( L  o.  (
k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  ( L `  ( -u
1 ^ k ) ) ) )
42 cnrng 16396 . . . . . . . . . 10  |-fld  e.  Ring
43 eqid 2283 . . . . . . . . . . 11  |-  (mulGrp ` fld )  =  (mulGrp ` fld )
442, 43mgpress 15336 . . . . . . . . . 10  |-  ( (fld  e. 
Ring  /\  ZZ  e.  (SubRing ` fld ) )  ->  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (mulGrp `  (flds  ZZ ) ) )
4542, 1, 44mp2an 653 . . . . . . . . 9  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (mulGrp `  (flds  ZZ ) )
4645, 22rhmmhm 15502 . . . . . . . 8  |-  ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  ->  L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G ) )
4735, 46syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G ) )
48 neg1cn 9813 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  e.  CC
49 ax-1cn 8795 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  CC
50 ax-1ne0 8806 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  =/=  0
5149, 50negne0i 9121 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  =/=  0
52 eqid 2283 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )  =  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )
532, 43, 52expghm 16450 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
-u 1  e.  CC  /\  -u 1  =/=  0
)  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ )  GrpHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) ) )
5448, 51, 53mp2an 653 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) 
GrpHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )
55 ghmmhm 14693 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ )  GrpHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )  -> 
( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) ) )
5654, 55ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom 
( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )
57 cnfldbas 16383 . . . . . . . . . . . 12  |-  CC  =  ( Base ` fld )
58 cndrng 16403 . . . . . . . . . . . 12  |-fld  e.  DivRing
5957, 5, 58drngui 15518 . . . . . . . . . . 11  |-  ( CC 
\  { 0 } )  =  (Unit ` fld )
6059, 43unitsubm 15452 . . . . . . . . . 10  |-  (fld  e.  Ring  -> 
( CC  \  {
0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
6142, 60ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( CC 
\  { 0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )
6252resmhm2 14437 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )  /\  ( CC  \  { 0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )  -> 
( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  (mulGrp ` fld ) ) )
6356, 61, 62mp2an 653 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom 
(mulGrp ` fld ) )
6443subrgsubm 15558 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
651, 64ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )
66 eqid 2283 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )
6729, 66fmptd 5684 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) ) : ZZ --> ZZ )
68 frn 5395 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) : ZZ --> ZZ  ->  ran  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) ) 
C_  ZZ )
6967, 68syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ran  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) ) 
C_  ZZ )
70 eqid 2283 . . . . . . . . . 10  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ )
7170resmhm2b 14438 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )  /\  ran  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  C_  ZZ )  ->  ( ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom 
(mulGrp ` fld ) )  <->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) ) )
7265, 69, 71sylancr 644 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  (mulGrp ` fld )
)  <->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) ) )
7363, 72mpbii 202 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) )
74 mhmco 14439 . . . . . . 7  |-  ( ( L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G )  /\  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) )  -> 
( L  o.  (
k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  G ) )
7547, 73, 74syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( L  o.  (
k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  G ) )
7641, 75eqeltrrd 2358 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( L `  ( -u
1 ^ k ) ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  G ) )
77 lgseisen.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
78 eldifi 3298 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( Q  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  Q  e.  Prime )
7977, 78syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
80 prmnn 12761 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  NN )
8179, 80syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
8281nnred 9761 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
83 prmnn 12761 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
8415, 83syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
8582, 84nndivred 9794 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Q  /  P
)  e.  RR )
8685adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  /  P )  e.  RR )
87 2nn 9877 . . . . . . . . 9  |-  2  e.  NN
88 elfznn 10819 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  ->  x  e.  NN )
8988adantl 452 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  x  e.  NN )
90 nnmulcl 9769 . . . . . . . . 9  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  x  e.  NN )  ->  ( 2  x.  x
)  e.  NN )
9187, 89, 90sylancr 644 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  NN )
9291nnred 9761 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  RR )
9386, 92remulcld 8863 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  RR )
9493flcld 10930 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ZZ )
95 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )
9695mptpreima 5166 . . . . . . 7  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) " ( _V  \  { 0 } ) )  =  {
x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) )  e.  ( _V 
\  { 0 } ) }
97 ssrab2 3258 . . . . . . 7  |-  { x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ( _V  \  {
0 } ) } 
C_  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )
9896, 97eqsstri 3208 . . . . . 6  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) " ( _V  \  { 0 } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
99 ssfi 7083 . . . . . 6  |-  ( ( ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin  /\  ( `' ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) "
( _V  \  {
0 } ) ) 
C_  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) )  -> 
( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )
" ( _V  \  { 0 } ) )  e.  Fin )
10027, 98, 99sylancl 643 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )
" ( _V  \  { 0 } ) )  e.  Fin )
101 oveq2 5866 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
102101fveq2d 5529 . . . . 5  |-  ( k  =  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) )  ->  ( L `  ( -u 1 ^ k ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
103 oveq2 5866 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  -> 
( -u 1 ^ k
)  =  ( -u
1 ^ ( (flds  ZZ ) 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) )
104103fveq2d 5529 . . . . 5  |-  ( k  =  ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  -> 
( L `  ( -u 1 ^ k ) )  =  ( L `
 ( -u 1 ^ ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) ) )
1054, 7, 12, 26, 27, 76, 94, 100, 102, 104gsummhm2 15212 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ ( (flds  ZZ ) 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) ) )
10622, 36mgpbas 15331 . . . . . . 7  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  G )
107 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
108 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  ( .r
`  Y )  =  ( .r `  Y
)
10922, 108mgpplusg 15329 . . . . . . 7  |-  ( .r
`  Y )  =  ( +g  `  G
)
11038adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y
) )
111 m1expcl 11126 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) )  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ )
11294, 111syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ )
113 ffvelrn 5663 . . . . . . . . 9  |-  ( ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  /\  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ )  -> 
( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y ) )
114110, 112, 113syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y
) )
115 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) )
116114, 115fmptd 5684 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ( Base `  Y
) )
117 1z 10053 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  ZZ
118 znegcl 10055 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  e.  ZZ  ->  -u 1  e.  ZZ )
119117, 118ax-mp 8 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  e.  ZZ
120 lgseisen.4 . . . . . . . . . . . 12  |-  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  mod  P
)
12179adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  Prime )
122 prmz 12762 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  ZZ )
123121, 122syl 15 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  ZZ )
12491nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  ZZ )
125123, 124zmulcld 10123 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  ZZ )
12615adantr 451 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  Prime )
127126, 83syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  NN )
128125, 127zmodcld 10990 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  mod  P )  e.  NN0 )
129120, 128syl5eqel 2367 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  e.  NN0 )
130 zexpcl 11118 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
-u 1  e.  ZZ  /\  R  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  ZZ )
131119, 129, 130sylancr 644 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  ZZ )
132131, 123zmulcld 10123 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q )  e.  ZZ )
133 ffvelrn 5663 . . . . . . . . 9  |-  ( ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  /\  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q )  e.  ZZ )  -> 
( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) )  e.  ( Base `  Y ) )
134110, 132, 133syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q ) )  e.  ( Base `  Y
) )
135 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )
136134, 135fmptd 5684 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ( Base `  Y
) )
137115mptpreima 5166 . . . . . . . . 9  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  =  {
x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) )  e.  ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) }
138 ssrab2 3258 . . . . . . . . 9  |-  { x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  e.  ( _V  \  { ( 0g `  G ) } ) }  C_  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
139137, 138eqsstri 3208 . . . . . . . 8  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
140 ssfi 7083 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin  /\  ( `' ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
14127, 139, 140sylancl 643 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) " ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
142135mptpreima 5166 . . . . . . . . 9  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  =  {
x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) )  e.  ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) }
143 ssrab2 3258 . . . . . . . . 9  |-  { x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) )  e.  ( _V  \  { ( 0g `  G ) } ) }  C_  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
144142, 143eqsstri 3208 . . . . . . . 8  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
145 ssfi 7083 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin  /\  ( `' ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) "
( _V  \  {
( 0g `  G
) } ) ) 
C_  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) )  -> 
( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) " ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
14627, 144, 145sylancl 643 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) " ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
147106, 107, 109, 24, 27, 116, 136, 141, 146gsumadd 15205 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  o F ( .r `  Y
) ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) ) )  =  ( ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) ) ) )
148 eqidd 2284 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )
149 eqidd 2284 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  ( (
-u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) )
15027, 114, 134, 148, 149offval2 6095 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  o F ( .r `  Y
) ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ( .r `  Y
) ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) ) )
15135adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
152 cnfldmul 16385 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  x.  =  ( .r ` fld )
1532, 152ressmulr 13261 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) ) )
1541, 153ax-mp 8 . . . . . . . . . . . 12  |-  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) )
1554, 154, 108rhmmul 15505 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  /\  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ  /\  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q )  e.  ZZ )  -> 
( L `  (
( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )  =  ( ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) )
156151, 112, 132, 155syl3anc 1182 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )  =  ( ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) )
157125zred 10117 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  RR )
158127nnrpd 10389 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  RR+ )
159 modval 10975 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( Q  x.  (
2  x.  x ) )  e.  RR  /\  P  e.  RR+ )  -> 
( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  mod  P
)  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) ) ) ) )
160157, 158, 159syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  mod  P )  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) ) ) ) )
161120, 160syl5eq 2327 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) ) ) ) )
162123zcnd 10118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  CC )
16391nncnd 9762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  CC )
164127nncnd 9762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  CC )
165127nnne0d 9790 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  =/=  0 )
166162, 163, 164, 165div23d 9573 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  /  P )  =  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )
167166fveq2d 5529 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) )  =  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )
168167oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  /  P
) ) )  =  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) )
169168oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  /  P
) ) ) )  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
170161, 169eqtrd 2315 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
171170oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R )  =  ( ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  +  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) )
172 prmz 12762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ZZ )
173126, 172syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  ZZ )
174173, 94zmulcld 10123 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )
175174zcnd 10118 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  CC )
176125zcnd 10118 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  CC )
177175, 176pncan3d 9160 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  =  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) ) )
178 2cn 9816 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  2  e.  CC
179178a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  2  e.  CC )
18089nncnd 9762 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  x  e.  CC )
181162, 179, 180mul12d 9021 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  =  ( 2  x.  ( Q  x.  x
) ) )
182171, 177, 1813eqtrd 2319 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R )  =  ( 2  x.  ( Q  x.  x )
) )
183182oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( ( P  x.  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R ) )  =  ( -u 1 ^ ( 2  x.  ( Q  x.  x
) ) ) )
18448a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u 1  e.  CC )
18551a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u 1  =/=  0 )
186129nn0zd 10115 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  e.  ZZ )
187 expaddz 11146 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( -u 1  e.  CC  /\  -u 1  =/=  0 )  /\  (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ  /\  R  e.  ZZ ) )  -> 
( -u 1 ^ (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) ) )
188184, 185, 174, 186, 187syl22anc 1183 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( ( P  x.  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) ) )
189 expmulz 11148 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( -u 1  e.  CC  /\  -u 1  =/=  0 )  /\  ( P  e.  ZZ  /\  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ZZ ) )  -> 
( -u 1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ P ) ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
190184, 185, 173, 94, 189syl22anc 1183 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ P ) ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
19149a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  1  e.  CC )
192 eldifsni 3750 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  =/=  2 )
19313, 192syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ph  ->  P  =/=  2 )
194193necomd 2529 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ph  ->  2  =/=  P )
195194neneqd 2462 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ph  ->  -.  2  =  P )
196195adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -.  2  =  P )
197 2z 10054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  2  e.  ZZ
198 uzid 10242 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( 2  e.  ZZ  ->  2  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
199197, 198ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  2  e.  ( ZZ>= `  2 )
200 dvdsprm 12778 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( 2  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  P  e.  Prime )  ->  (
2  ||  P  <->  2  =  P ) )
201199, 126, 200sylancr 644 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  ||  P  <->  2  =  P ) )
202196, 201mtbird 292 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -.  2  ||  P )
203 oexpneg 12590 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  P  e.  NN  /\  -.  2  ||  P )  -> 
( -u 1 ^ P
)  =  -u (
1 ^ P ) )
204191, 127, 202, 203syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ P )  =  -u ( 1 ^ P ) )
205 1exp 11131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( P  e.  ZZ  ->  (
1 ^ P )  =  1 )
206173, 205syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1 ^ P )  =  1 )
207206negeqd 9046 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u (
1 ^ P )  =  -u 1 )
208204, 207eqtrd 2315 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ P )  =  -u 1 )
209208oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ P
) ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  =  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
210190, 209eqtrd 2315 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  =  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
211210oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) )  =  ( ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) ) )
212188, 211eqtrd 2315 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( ( P  x.  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) ) )
213 nnmulcl 9769 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( Q  e.  NN  /\  x  e.  NN )  ->  ( Q  x.  x
)  e.  NN )
21481, 88, 213syl2an 463 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  NN )
215214nnnn0d 10018 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  NN0 )
216 2nn0 9982 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  2  e.  NN0
217216a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  2  e.  NN0 )
218184, 215, 217expmuld 11248 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( 2  x.  ( Q  x.  x ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) ) )
219 sqneg 11164 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 1  e.  CC  ->  ( -u 1 ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 ) )
22049, 219ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( -u
1 ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 )
221 sq1 11198 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 1 ^ 2 )  =  1
222220, 221eqtri 2303 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( -u
1 ^ 2 )  =  1
223222oveq1i 5868 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
-u 1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) )  =  ( 1 ^ ( Q  x.  x
) )
224214nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  ZZ )
225 1exp 11131 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( Q  x.  x )  e.  ZZ  ->  (
1 ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
226224, 225syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1 ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
227223, 226syl5eq 2327 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
228218, 227eqtrd 2315 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( 2  x.  ( Q  x.  x ) ) )  =  1 )
229183, 212, 2283eqtr3d 2323 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) )  =  1 )
230229oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) )  x.  Q )  =  ( 1  x.  Q ) )
231112zcnd 10118 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  CC )
232131zcnd 10118 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  CC )
233231, 232, 162mulassd 8858 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) )  x.  Q )  =  ( ( -u 1 ^ ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  x.  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) )
234162mulid2d 8853 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1  x.  Q )  =  Q )
235230, 233, 2343eqtr3d 2323 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) )  =  Q )
236235fveq2d 5529 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )  =  ( L `
 Q ) )
237156, 236eqtr3d 2317 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) )  =  ( L `
 Q ) )
238237mpteq2dva 4106 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  Q ) ) )
239150, 238eqtrd 2315 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  o F ( .r `  Y
) ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) )  =  ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  Q ) ) )
240239oveq2d 5874 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )  o F ( .r `  Y
) ( x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q
) ) ) ) )  =  ( G 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  Q ) ) ) )
241 lgseisen.3 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  =/=  Q )
242 lgseisen.5 . . . . . . . 8  |-  M  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( ( ( (
-u 1 ^ R
)  x.  R )  mod  P )  / 
2 ) )
243 lgseisen.6 . . . . . . . 8  |-  S  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  y
) )  mod  P
)
24413, 77, 241, 120, 242, 243, 16, 22, 33lgseisenlem3 20590 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) )  =  ( 1r `  Y
) )
245244oveq2d 5874 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) ) ( .r
`  Y ) ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) ) )  =  ( ( G 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( 1r `  Y
) ) )
246147, 240, 2453eqtr3rd 2324 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) ) ( .r
`  Y ) ( 1r `  Y ) )  =  ( G 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  Q ) ) ) )
247106, 107, 24, 27, 116, 141gsumcl 15198 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y
) )
248 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( 1r
`  Y )  =  ( 1r `  Y
)
24936, 108, 248rngridm 15365 . . . . . 6  |-  ( ( Y  e.  Ring  /\  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y
) )  ->  (
( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) ) ( .r `  Y ) ( 1r `  Y
) )  =  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) ) )
25032, 247, 249syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) ) ( .r
`  Y ) ( 1r `  Y ) )  =  ( G 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( L `  ( -u
1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) ) )
25179, 122syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
252 ffvelrn 5663 . . . . . . . 8  |-  ( ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  /\  Q  e.  ZZ )  ->  ( L `  Q )  e.  ( Base `  Y
) )
25338, 251, 252syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  Q
)  e.  ( Base `  Y ) )
254 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  (.g `  G
)  =  (.g `  G
)
255106, 254gsumconst 15209 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin  /\  ( L `  Q )  e.  ( Base `  Y
) )  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  Q
) ) )  =  ( ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
25626, 27, 253, 255syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  Q
) ) )  =  ( ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
257 oddprm 12868 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN )
25813, 257syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN )
259258nnnn0d 10018 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )
260 hashfz1 11345 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  -  1 )  /  2 )  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  =  ( ( P  -  1 )  /  2 ) )
261259, 260syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  =  ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
262261oveq1d 5873 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) (.g `  G ) ( L `  Q ) )  =  ( ( ( P  -  1 )  /  2 ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
26345, 4mgpbas 15331 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  =  ( Base `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) )
264 eqid 2283 . . . . . . . . 9  |-  (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) )  =  (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) )
265263, 264, 254mhmmulg 14599 . . . . . . . 8  |-  ( ( L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G )  /\  ( ( P  -  1 )  / 
2 )  e.  NN0  /\  Q  e.  ZZ )  ->  ( L `  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )  =  ( ( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
26647, 259, 251, 265syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  (
( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )  =  ( ( ( P  -  1 )  /  2 ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
26765a1i 10 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
268 eqid 2283 . . . . . . . . . . 11  |-  (.g `  (mulGrp ` fld ) )  =  (.g `  (mulGrp ` fld ) )
269268, 70, 264submmulg 14602 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )  /\  (
( P  -  1 )  /  2 )  e.  NN0  /\  Q  e.  ZZ )  ->  (
( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( ( ( P  -  1 )  /  2 ) (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )
270267, 259, 251, 269syl3anc 1182 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )
271251zcnd 10118 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
272 cnfldexp 16407 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( Q  e.  CC  /\  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )
273271, 259, 272syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )
274270, 273eqtr3d 2317 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q )  =  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )
275274fveq2d 5529 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  (
( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )  =  ( L `
 ( Q ^
( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ) )
276266, 275eqtr3d 2317 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  G
) ( L `  Q ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
277256, 262, 2763eqtrd 2319 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  Q
) ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
278246, 250, 2773eqtr3d 2323 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
279 subrgsubg 15551 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubGrp ` fld ) )
2801, 279ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  (SubGrp ` fld )
281 subgsubm 14639 . . . . . . . . 9  |-  ( ZZ  e.  (SubGrp ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubMnd ` fld ) )
282280, 281mp1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ZZ  e.  (SubMnd ` fld )
)
28394, 95fmptd 5684 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ZZ )
28427, 282, 283, 2gsumsubm 14455 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  (fld 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  =  ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) )
28594zcnd 10118 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  CC )
28627, 285gsumfsum 16439 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  (fld 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  =  sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )
287284, 286eqtr3d 2317 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  = 
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )
288287oveq2d 5874 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( -u 1 ^ ( (flds  ZZ )  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) )  =  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )
289288fveq2d 5529 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( L `  ( -u 1 ^ ( (flds  ZZ ) 
gsumg  ( x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  |->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
290105, 278, 2893eqtr3d 2323 . . 3  |-  ( ph  ->  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
29184nnnn0d 10018 . . . 4  |-  ( ph  ->  P  e.  NN0 )
292 zexpcl 11118 . . . . 5  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )  ->  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ )
293251, 259, 292syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ )
29427, 94fsumzcl 12208 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) )  e.  ZZ )
295 m1expcl 11126 . . . . 5  |-  ( sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )
296294, 295syl 15 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( -u 1 ^
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )
29716, 33zndvds 16503 . . . 4  |-  ( ( P  e.  NN0  /\  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ  /\  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  (
( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) )  <->  P  ||  ( ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) )  -  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) ) )
298291, 293, 296, 297syl3anc 1182 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) )  =  ( L `
 ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) )  <->  P  ||  (
( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  -  ( -u
1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) )
299290, 298mpbid 201 . 2  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) )  -  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) )
300 moddvds 12538 . . 3  |-  ( ( P  e.  NN  /\  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ  /\  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  (
( ( Q ^
( ( P  - 
1 )  /  2
) )  mod  P
)  =  ( (
-u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  mod  P )  <->  P  ||  (
( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  -  ( -u
1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) )
30184, 293, 296, 300syl3anc 1182 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  mod 
P )  =  ( ( -u 1 ^
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  mod  P )  <-> 
P  ||  ( ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )  -  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )
302299, 301mpbird 223 1  |-  ( ph  ->  ( ( Q ^
( ( P  - 
1 )  /  2
) )  mod  P
)  =  ( (
-u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  mod  P ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684    =/= wne 2446   {crab 2547   _Vcvv 2788    \ cdif 3149    C_ wss 3152   {csn 3640   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   `'ccnv 4688   ran crn 4690   "cima 4692    o. ccom 4693   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    o Fcof 6076   Fincfn 6863   CCcc 8735   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742    - cmin 9037   -ucneg 9038    / cdiv 9423   NNcn 9746   2c2 9795   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   ...cfz 10782   |_cfl 10924    mod cmo 10973   ^cexp 11104   #chash 11337   sum_csu 12158    || cdivides 12531   Primecprime 12758   Basecbs 13148   ↾s cress 13149   .rcmulr 13209   0gc0g 13400    gsumg cgsu 13401   Mndcmnd 14361  .gcmg 14366   MndHom cmhm 14413  SubMndcsubmnd 14414  SubGrpcsubg 14615    GrpHom cghm 14680  CMndccmn 15089   Abelcabel 15090  mulGrpcmgp 15325   Ringcrg 15337   CRingccrg 15338   1rcur 15339   RingHom crh 15494   DivRingcdr 15512  Fieldcfield 15513  SubRingcsubrg 15541  ℂfldccnfld 16377   ZRHomczrh 16451  ℤ/nczn 16454
This theorem is referenced by:  lgseisen  20592
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-tpos 6234  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-ec 6662  df-qs 6666  df-map 6774  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-rp 10355  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-hash 11338  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-clim 11962  df-sum 12159  df-dvds 12532  df-gcd 12686  df-prm 12759  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-imas 13411  df-divs 13412  df-mnd 14367  df-mhm 14415  df-submnd 14416  df-grp 14489  df-minusg 14490  df-sbg 14491  df-mulg 14492  df-subg 14618  df-nsg 14619  df-eqg 14620  df-ghm 14681  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-abl 15092  df-mgp 15326  df-rng 15340  df-cring 15341  df-ur 15342  df-oppr 15405  df-dvdsr 15423  df-unit 15424  df-invr 15454  df-dvr 15465  df-rnghom 15496  df-drng 15514  df-field 15515  df-subrg 15543  df-lmod 15629  df-lss 15690  df-lsp 15729  df-sra 15925  df-rgmod 15926  df-lidl 15927  df-rsp 15928  df-2idl 15984  df-nzr 16010  df-rlreg 16024  df-domn 16025  df-idom 16026  df-cnfld 16378  df-zrh 16455  df-zn 16458
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