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Theorem lgsval2lem 21080
Description: Lemma for lgsval2 21086. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
lgsval.1  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  if ( n  e.  Prime ,  ( if ( n  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( n  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  n )  -  1 ) ) ^ (
n  pCnt  N )
) ,  1 ) )
Assertion
Ref Expression
lgsval2lem  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( A  / L N )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  N )  - 
1 ) ) )
Distinct variable groups:    A, n    n, N
Allowed substitution hint:    F( n)

Proof of Theorem lgsval2lem
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prmz 13073 . . 3  |-  ( N  e.  Prime  ->  N  e.  ZZ )
2 lgsval.1 . . . 4  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  if ( n  e.  Prime ,  ( if ( n  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( n  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  n )  -  1 ) ) ^ (
n  pCnt  N )
) ,  1 ) )
32lgsval 21074 . . 3  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( A  / L N )  =  if ( N  =  0 ,  if ( ( A ^ 2 )  =  1 ,  1 ,  0 ) ,  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) ) ) )
41, 3sylan2 461 . 2  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( A  / L N )  =  if ( N  =  0 ,  if ( ( A ^ 2 )  =  1 ,  1 ,  0 ) ,  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) ) ) )
5 prmnn 13072 . . . . . 6  |-  ( N  e.  Prime  ->  N  e.  NN )
65adantl 453 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  NN )
76nnne0d 10034 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  =/=  0 )
87neneqd 2614 . . 3  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  -.  N  =  0
)
9 iffalse 3738 . . 3  |-  ( -.  N  =  0  ->  if ( N  =  0 ,  if ( ( A ^ 2 )  =  1 ,  1 ,  0 ) ,  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) ) )  =  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u
1 ,  1 )  x.  (  seq  1
(  x.  ,  F
) `  ( abs `  N ) ) ) )
108, 9syl 16 . 2  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  if ( N  =  0 ,  if ( ( A ^ 2 )  =  1 ,  1 ,  0 ) ,  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) ) )  =  ( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u
1 ,  1 )  x.  (  seq  1
(  x.  ,  F
) `  ( abs `  N ) ) ) )
116nnnn0d 10264 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  NN0 )
1211nn0ge0d 10267 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
0  <_  N )
13 0re 9081 . . . . . . . 8  |-  0  e.  RR
146nnred 10005 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  RR )
15 lenlt 9144 . . . . . . . 8  |-  ( ( 0  e.  RR  /\  N  e.  RR )  ->  ( 0  <_  N  <->  -.  N  <  0 ) )
1613, 14, 15sylancr 645 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( 0  <_  N  <->  -.  N  <  0 ) )
1712, 16mpbid 202 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  -.  N  <  0
)
1817intnanrd 884 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  -.  ( N  <  0  /\  A  <  0
) )
19 iffalse 3738 . . . . 5  |-  ( -.  ( N  <  0  /\  A  <  0
)  ->  if (
( N  <  0  /\  A  <  0
) ,  -u 1 ,  1 )  =  1 )
2018, 19syl 16 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u
1 ,  1 )  =  1 )
2114, 12absidd 12215 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( abs `  N
)  =  N )
2221fveq2d 5724 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 ( abs `  N
) )  =  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  N ) )
23 1z 10301 . . . . . . 7  |-  1  e.  ZZ
24 prmuz2 13087 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  Prime  ->  N  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
2524adantl 453 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
26 df-2 10048 . . . . . . . . 9  |-  2  =  ( 1  +  1 )
2726fveq2i 5723 . . . . . . . 8  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
2825, 27syl6eleq 2525 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
29 seqm1 11330 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 N )  =  ( (  seq  1
(  x.  ,  F
) `  ( N  -  1 ) )  x.  ( F `  N ) ) )
3023, 28, 29sylancr 645 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 N )  =  ( (  seq  1
(  x.  ,  F
) `  ( N  -  1 ) )  x.  ( F `  N ) ) )
31 1t1e1 10116 . . . . . . . . 9  |-  ( 1  x.  1 )  =  1
3231a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( 1  x.  1 )  =  1 )
33 uz2m1nn 10540 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
3425, 33syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N  -  1 )  e.  NN )
35 nnuz 10511 . . . . . . . . 9  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
3634, 35syl6eleq 2525 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
37 elfznn 11070 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  x  e.  NN )
3837adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  (
1 ... ( N  - 
1 ) ) )  ->  x  e.  NN )
392lgsfval 21075 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  NN  ->  ( F `  x )  =  if ( x  e. 
Prime ,  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) ) ^ (
x  pCnt  N )
) ,  1 ) )
4038, 39syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  (
1 ... ( N  - 
1 ) ) )  ->  ( F `  x )  =  if ( x  e.  Prime ,  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) ) ^ (
x  pCnt  N )
) ,  1 ) )
41 elfzelz 11049 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  N  e.  ZZ )
4241zred 10365 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  N  e.  RR )
4342ltm1d 9933 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  ( N  -  1 )  <  N )
44 elfzle2 11051 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  N  <_  ( N  -  1 ) )
45 peano2rem 9357 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( N  e.  RR  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
4642, 45syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
4742, 46lenltd 9209 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  ( N  <_  ( N  - 
1 )  <->  -.  ( N  -  1 )  <  N ) )
4844, 47mpbid 202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  -.  ( N  -  1
)  <  N )
4943, 48pm2.65i 167 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  -.  N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )
50 eleq1 2495 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( x  =  N  ->  (
x  e.  ( 1 ... ( N  - 
1 ) )  <->  N  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) ) )
5149, 50mtbiri 295 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  N  ->  -.  x  e.  ( 1 ... ( N  - 
1 ) ) )
5251con2i 114 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) )  ->  -.  x  =  N )
5352ad2antlr 708 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  -.  x  =  N )
54 prmuz2 13087 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  e.  Prime  ->  x  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
5554adantl 453 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  x  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
56 simpllr 736 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  N  e.  Prime )
57 dvdsprm 13089 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  N  e.  Prime )  ->  (
x  ||  N  <->  x  =  N ) )
5855, 56, 57syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  (
x  ||  N  <->  x  =  N ) )
5953, 58mtbird 293 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  -.  x  ||  N )
60 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  x  e.  Prime )
616ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  N  e.  NN )
62 pceq0 13234 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  e.  Prime  /\  N  e.  NN )  ->  (
( x  pCnt  N
)  =  0  <->  -.  x  ||  N ) )
6360, 61, 62syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  (
( x  pCnt  N
)  =  0  <->  -.  x  ||  N ) )
6459, 63mpbird 224 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  (
x  pCnt  N )  =  0 )
6564oveq2d 6089 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) ) ^
( x  pCnt  N
) )  =  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  x
)  -  1 ) ) ^ 0 ) )
66 0z 10283 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  0  e.  ZZ
67 znegcl 10303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( 1  e.  ZZ  ->  -u 1  e.  ZZ )
6823, 67ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  -u 1  e.  ZZ
6923, 68keepel 3788 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
)  e.  ZZ
7066, 69keepel 3788 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) )  e.  ZZ
7170a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  x  =  2 )  ->  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) )  e.  ZZ )
72 simpl 444 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  A  e.  ZZ )
7372ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  A  e.  ZZ )
74 simplr 732 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  x  e.  Prime )
75 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  -.  x  = 
2 )
7675neneqad 2668 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  x  =/=  2
)
77 eldifsn 3919 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  e.  ( Prime  \  {
2 } )  <->  ( x  e.  Prime  /\  x  =/=  2 ) )
7874, 76, 77sylanbrc 646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  x  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
79 oddprm 13179 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( x  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( ( x  - 
1 )  /  2
)  e.  NN )
8078, 79syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( x  -  1 )  / 
2 )  e.  NN )
8180nnnn0d 10264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( x  -  1 )  / 
2 )  e.  NN0 )
82 zexpcl 11386 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  ( ( x  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )  ->  ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ )
8373, 81, 82syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( A ^
( ( x  - 
1 )  /  2
) )  e.  ZZ )
8483peano2zd 10368 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  e.  ZZ )
85 prmnn 13072 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( x  e.  Prime  ->  x  e.  NN )
8685ad2antlr 708 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  x  e.  NN )
8784, 86zmodcld 11257 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  e.  NN0 )
8887nn0zd 10363 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  e.  ZZ )
89 peano2zm 10310 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( A ^
( ( x  - 
1 )  /  2
) )  +  1 )  mod  x )  e.  ZZ  ->  (
( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  x
)  -  1 )  e.  ZZ )
9088, 89syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  Prime )  /\  -.  x  =  2 )  ->  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 )  e.  ZZ )
9171, 90ifclda 3758 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  Prime )  ->  if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) )  e.  ZZ )
9291zcnd 10366 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  Prime )  ->  if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) )  e.  CC )
9392adantlr 696 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) )  e.  CC )
9493exp0d 11507 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) ) ^
0 )  =  1 )
9565, 94eqtrd 2467 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e. 
Prime )  /\  x  e.  ( 1 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  x  e.  Prime )  ->  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) ) ^
( x  pCnt  N
) )  =  1 )
9695ifeq1da 3756 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  (
1 ... ( N  - 
1 ) ) )  ->  if ( x  e.  Prime ,  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) ) ^
( x  pCnt  N
) ) ,  1 )  =  if ( x  e.  Prime ,  1 ,  1 ) )
97 ifid 3763 . . . . . . . . . 10  |-  if ( x  e.  Prime ,  1 ,  1 )  =  1
9896, 97syl6eq 2483 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  (
1 ... ( N  - 
1 ) ) )  ->  if ( x  e.  Prime ,  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) ) ^
( x  pCnt  N
) ) ,  1 )  =  1 )
9940, 98eqtrd 2467 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  /\  x  e.  (
1 ... ( N  - 
1 ) ) )  ->  ( F `  x )  =  1 )
10032, 36, 99seqid3 11357 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 ( N  - 
1 ) )  =  1 )
101100oveq1d 6088 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( (  seq  1
(  x.  ,  F
) `  ( N  -  1 ) )  x.  ( F `  N ) )  =  ( 1  x.  ( F `  N )
) )
1021adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  ZZ )
1032lgsfcl 21078 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  N  =/=  0 )  ->  F : NN --> ZZ )
10472, 102, 7, 103syl3anc 1184 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  F : NN --> ZZ )
105104, 6ffvelrnd 5863 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( F `  N
)  e.  ZZ )
106105zcnd 10366 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( F `  N
)  e.  CC )
107106mulid2d 9096 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( 1  x.  ( F `  N )
)  =  ( F `
 N ) )
10830, 101, 1073eqtrd 2471 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 N )  =  ( F `  N
) )
10922, 108eqtrd 2467 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
(  seq  1 (  x.  ,  F ) `
 ( abs `  N
) )  =  ( F `  N ) )
11020, 109oveq12d 6091 . . 3  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) )  =  ( 1  x.  ( F `  N ) ) )
1112lgsfval 21075 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  N )  =  if ( N  e. 
Prime ,  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ ( N  pCnt  N ) ) ,  1 ) )
1126, 111syl 16 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( F `  N
)  =  if ( N  e.  Prime ,  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  N
)  -  1 ) ) ^ ( N 
pCnt  N ) ) ,  1 ) )
113 iftrue 3737 . . . . 5  |-  ( N  e.  Prime  ->  if ( N  e.  Prime ,  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  N
)  -  1 ) ) ^ ( N 
pCnt  N ) ) ,  1 )  =  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  N
)  -  1 ) ) ^ ( N 
pCnt  N ) ) )
114113adantl 453 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  if ( N  e.  Prime ,  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ ( N  pCnt  N ) ) ,  1 )  =  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ ( N  pCnt  N ) ) )
1156nncnd 10006 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  CC )
116115exp1d 11508 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N ^ 1 )  =  N )
117116oveq2d 6089 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N  pCnt  ( N ^ 1 ) )  =  ( N  pCnt  N ) )
118 simpr 448 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  N  e.  Prime )
119 pcid 13236 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  Prime  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( N  pCnt  ( N ^
1 ) )  =  1 )
120118, 23, 119sylancl 644 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N  pCnt  ( N ^ 1 ) )  =  1 )
121117, 120eqtr3d 2469 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( N  pCnt  N
)  =  1 )
122121oveq2d 6089 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ ( N  pCnt  N ) )  =  ( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ 1 ) )
12392ralrimiva 2781 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  A. x  e.  Prime  if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) )  e.  CC )
124 eqeq1 2441 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  N  ->  (
x  =  2  <->  N  =  2 ) )
125 oveq1 6080 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  N  ->  (
x  -  1 )  =  ( N  - 
1 ) )
126125oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  N  ->  (
( x  -  1 )  /  2 )  =  ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )
127126oveq2d 6089 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  N  ->  ( A ^ ( ( x  -  1 )  / 
2 ) )  =  ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) ) )
128127oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  N  ->  (
( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  =  ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 ) )
129 id 20 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  N  ->  x  =  N )
130128, 129oveq12d 6091 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  N  ->  (
( ( A ^
( ( x  - 
1 )  /  2
) )  +  1 )  mod  x )  =  ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N ) )
131130oveq1d 6088 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  N  ->  (
( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  x
)  -  1 )  =  ( ( ( ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  N )  - 
1 ) )
132124, 131ifbieq2d 3751 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  N  ->  if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  N )  - 
1 ) ) )
133132eleq1d 2501 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  N  ->  ( if ( x  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  - 
1 ) )  e.  CC  <->  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  N
)  -  1 ) )  e.  CC ) )
134133rspcv 3040 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  Prime  ->  ( A. x  e.  Prime  if ( x  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( x  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  x )  -  1 ) )  e.  CC  ->  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A , 
0 ,  if ( ( A  mod  8
)  e.  { 1 ,  7 } , 
1 ,  -u 1
) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )  +  1 )  mod  N
)  -  1 ) )  e.  CC ) )
135118, 123, 134sylc 58 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  ->  if ( N  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  N )  - 
1 ) )  e.  CC )
136135exp1d 11508 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ 1 )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) )
137122, 136eqtrd 2467 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) ^ ( N  pCnt  N ) )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) )
138112, 114, 1373eqtrd 2471 . . 3  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( F `  N
)  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) )
139110, 107, 1383eqtrd 2471 . 2  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( if ( ( N  <  0  /\  A  <  0 ) ,  -u 1 ,  1 )  x.  (  seq  1 (  x.  ,  F ) `  ( abs `  N ) ) )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2  ||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  {
1 ,  7 } ,  1 ,  -u
1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ ( ( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod 
N )  -  1 ) ) )
1404, 10, 1393eqtrd 2471 1  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  Prime )  -> 
( A  / L N )  =  if ( N  =  2 ,  if ( 2 
||  A ,  0 ,  if ( ( A  mod  8 )  e.  { 1 ,  7 } ,  1 ,  -u 1 ) ) ,  ( ( ( ( A ^ (
( N  -  1 )  /  2 ) )  +  1 )  mod  N )  - 
1 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1652    e. wcel 1725    =/= wne 2598   A.wral 2697    \ cdif 3309   ifcif 3731   {csn 3806   {cpr 3807   class class class wbr 4204    e. cmpt 4258   -->wf 5442   ` cfv 5446  (class class class)co 6073   CCcc 8978   RRcr 8979   0cc0 8980   1c1 8981    + caddc 8983    x. cmul 8985    < clt 9110    <_ cle 9111    - cmin 9281   -ucneg 9282    / cdiv 9667   NNcn 9990   2c2 10039   7c7 10044   8c8 10045   NN0cn0 10211   ZZcz 10272   ZZ>=cuz 10478   ...cfz 11033    mod cmo 11240    seq cseq 11313   ^cexp 11372   abscabs 12029    || cdivides 12842   Primecprime 13069    pCnt cpc 13200    / Lclgs 21068
This theorem is referenced by:  lgsval4lem  21081  lgsval2  21086
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-cnex 9036  ax-resscn 9037  ax-1cn 9038  ax-icn 9039  ax-addcl 9040  ax-addrcl 9041  ax-mulcl 9042  ax-mulrcl 9043  ax-mulcom 9044  ax-addass 9045  ax-mulass 9046  ax-distr 9047  ax-i2m1 9048  ax-1ne0 9049  ax-1rid 9050  ax-rnegex 9051  ax-rrecex 9052  ax-cnre 9053  ax-pre-lttri 9054  ax-pre-lttrn 9055  ax-pre-ltadd 9056  ax-pre-mulgt0 9057  ax-pre-sup 9058
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-nel 2601  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4838  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-f1 5451  df-fo 5452  df-f1o 5453  df-fv 5454  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-1st 6341  df-2nd 6342  df-riota 6541  df-recs 6625  df-rdg 6660  df-1o 6716  df-2o 6717  df-oadd 6720  df-er 6897  df-map 7012  df-en 7102  df-dom 7103  df-sdom 7104  df-fin 7105  df-sup 7438  df-card 7816  df-cda 8038  df-pnf 9112  df-mnf 9113  df-xr 9114  df-ltxr 9115  df-le 9116  df-sub 9283  df-neg 9284  df-div 9668  df-nn 9991  df-2 10048  df-3 10049  df-n0 10212  df-z 10273  df-uz 10479  df-q 10565  df-rp 10603  df-fz 11034  df-fzo 11126  df-fl 11192  df-mod 11241  df-seq 11314  df-exp 11373  df-hash 11609  df-cj 11894  df-re 11895  df-im 11896  df-sqr 12030  df-abs 12031  df-dvds 12843  df-gcd 12997  df-prm 13070  df-phi 13145  df-pc 13201  df-lgs 21069
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