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Theorem pockthlem 12968
Description: Lemma for pockthg 12969. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Mar-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
pockthg.1  |-  ( ph  ->  A  e.  NN )
pockthg.2  |-  ( ph  ->  B  e.  NN )
pockthg.3  |-  ( ph  ->  B  <  A )
pockthg.4  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A  x.  B )  +  1 ) )
pockthlem.5  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
pockthlem.6  |-  ( ph  ->  P  ||  N )
pockthlem.7  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
pockthlem.8  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN )
pockthlem.9  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
pockthlem.10  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  1 )
pockthlem.11  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
)  =  1 )
Assertion
Ref Expression
pockthlem  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) ) )

Proof of Theorem pockthlem
StepHypRef Expression
1 pockthlem.7 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
2 pockthg.1 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  e.  NN )
3 pcdvds 12932 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
41, 2, 3syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
52nnzd 10132 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
6 pockthg.2 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  e.  NN )
76nnzd 10132 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
8 dvdsmul1 12566 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
95, 7, 8syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
10 pockthg.4 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A  x.  B )  +  1 ) )
1110oveq1d 5889 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
122, 6nnmulcld 9809 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
1312nncnd 9778 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
14 ax-1cn 8811 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
15 pncan 9073 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  x.  B
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
1613, 14, 15sylancl 643 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
1711, 16eqtrd 2328 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
189, 17breqtrrd 4065 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
19 prmnn 12777 . . . . . . . . . 10  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  NN )
201, 19syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
21 pockthlem.8 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN )
2221nnnn0d 10034 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
2320, 22nnexpcld 11282 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
2423nnzd 10132 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
25 1z 10069 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  ZZ
26 nnuz 10279 . . . . . . . . . . . . 13  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2712, 26syl6eleq 2386 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
28 eluzp1p1 10269 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  x.  B )  e.  ( ZZ>= `  1
)  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
2927, 28syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
3010, 29eqeltrd 2370 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
31 eluzp1m1 10267 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
3225, 30, 31sylancr 644 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
3332, 26syl6eleqr 2387 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
3433nnzd 10132 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
35 dvdstr 12578 . . . . . . 7  |-  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  ->  (
( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  A  /\  A  ||  ( N  -  1 ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 ) ) )
3624, 5, 34, 35syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A  /\  A  ||  ( N  -  1 ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 ) ) )
374, 18, 36mp2and 660 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
3823nnne0d 9806 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
39 dvdsval2 12550 . . . . . 6  |-  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ ) )
4024, 38, 34, 39syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ ) )
4137, 40mpbid 201 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ )
42 pockthlem.5 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
43 prmnn 12777 . . . . . . 7  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
4442, 43syl 15 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
45 pockthlem.9 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
4644nnzd 10132 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
47 gcddvds 12710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
4845, 46, 47syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
4948simpld 445 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  C )
5048simprd 449 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  P )
51 pockthlem.6 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  ||  N )
5245, 46gcdcld 12713 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
5352nn0zd 10131 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  ZZ )
54 df-2 9820 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  2  =  ( 1  +  1 )
5554fveq2i 5544 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
5630, 55syl6eleqr 2387 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
57 eluz2b2 10306 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( N  e.  NN  /\  1  < 
N ) )
5856, 57sylib 188 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  e.  NN  /\  1  <  N ) )
5958simpld 445 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
6059nnzd 10132 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
61 dvdstr 12578 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( C  gcd  P
)  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
( ( C  gcd  P )  ||  P  /\  P  ||  N )  -> 
( C  gcd  P
)  ||  N )
)
6253, 46, 60, 61syl3anc 1182 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  P )  ||  P  /\  P  ||  N
)  ->  ( C  gcd  P )  ||  N
) )
6350, 51, 62mp2and 660 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
6459nnne0d 9806 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
65 simpr 447 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
6665necon3ai 2499 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
6764, 66syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
68 dvdslegcd 12711 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  gcd  P )  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )  ->  (
( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  N )  -> 
( C  gcd  P
)  <_  ( C  gcd  N ) ) )
6953, 45, 60, 67, 68syl31anc 1185 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P )  ||  N )  ->  ( C  gcd  P )  <_  ( C  gcd  N ) ) )
7049, 63, 69mp2and 660 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  ( C  gcd  N ) )
71 pockthlem.10 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  1 )
7271oveq1d 5889 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
7333nnnn0d 10034 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
74 zexpcl 11134 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
7545, 73, 74syl2anc 642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
76 modgcd 12731 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
7775, 59, 76syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
78 gcdcom 12715 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
7925, 60, 78sylancr 644 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
80 gcd1 12727 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
8160, 80syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
8279, 81eqtrd 2328 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
8372, 77, 823eqtr3d 2336 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
84 rpexp 12815 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  ( N  -  1 )  e.  NN )  -> 
( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
8545, 60, 33, 84syl3anc 1182 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
8683, 85mpbid 201 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  N
)  =  1 )
8770, 86breqtrd 4063 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
8844nnne0d 9806 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
89 simpr 447 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
9089necon3ai 2499 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
9188, 90syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
92 gcdn0cl 12709 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )  ->  ( C  gcd  P )  e.  NN )
9345, 46, 91, 92syl21anc 1181 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN )
94 nnle1eq1 9790 . . . . . . . 8  |-  ( ( C  gcd  P )  e.  NN  ->  (
( C  gcd  P
)  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
9593, 94syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
9687, 95mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  =  1 )
97 odzcl 12874 . . . . . 6  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( od Z `  P ) `  C
)  e.  NN )
9844, 45, 96, 97syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  e.  NN )
9998nnzd 10132 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
10059nnred 9777 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  RR )
10158simprd 449 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
102 1mod 11012 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  RR  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
103100, 101, 102syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
10471, 103eqtr4d 2331 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
10525a1i 10 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
106 moddvds 12554 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  ->  (
( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N )  <->  N  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) ) )
10759, 75, 105, 106syl3anc 1182 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  =  ( 1  mod  N )  <-> 
N  ||  ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  - 
1 ) ) )
108104, 107mpbid 201 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  N  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
109 peano2zm 10078 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
11075, 109syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
111 dvdstr 12578 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( ( P  ||  N  /\  N  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )  ->  P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) ) )
11246, 60, 110, 111syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ||  N  /\  N  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )  ->  P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) ) )
11351, 108, 112mp2and 660 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
114 odzdvds 12876 . . . . . . 7  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
11544, 45, 96, 73, 114syl31anc 1185 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
116113, 115mpbid 201 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) )
11733nncnd 9778 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
11823nncnd 9778 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
119117, 118, 38divcan1d 9553 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
120116, 119breqtrrd 4065 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
121 nprmdvds1 12806 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
12242, 121syl 15 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
12320nnzd 10132 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
124 iddvdsexp 12568 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  ->  Q  ||  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )
125123, 21, 124syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )
126 dvdstr 12578 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  ->  (
( Q  ||  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  /\  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( N  -  1 ) )  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) ) )
127123, 24, 34, 126syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( Q  ||  ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /\  ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  ||  ( N  -  1
) )  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) ) )
128125, 37, 127mp2and 660 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
12920nnne0d 9806 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
130 dvdsval2 12550 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  Q  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
131123, 129, 34, 130syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
132128, 131mpbid 201 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ )
13373nn0ge0d 10037 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13433nnred 9777 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
13520nnred 9777 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
13620nngt0d 9805 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
137 ge0div 9639 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  RR  /\  Q  e.  RR  /\  0  <  Q )  ->  (
0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
138134, 135, 136, 137syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
139133, 138mpbid 201 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
140 elnn0z 10052 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  NN0  <->  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  ZZ  /\  0  <_ 
( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
141132, 139, 140sylanbrc 645 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )
142 zexpcl 11134 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
14345, 141, 142syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
144 peano2zm 10078 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  e.  ZZ )
145143, 144syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  e.  ZZ )
146 dvdsgcd 12738 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ZZ  /\  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( P  ||  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  /\  P  ||  N )  ->  P  ||  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
) ) )
14746, 145, 60, 146syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ||  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  /\  P  ||  N )  ->  P  ||  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
) ) )
14851, 147mpan2d 655 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  ->  P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N ) ) )
149 odzdvds 12876 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
15044, 45, 96, 141, 149syl31anc 1185 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
15120nncnd 9778 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
15221nnzd 10132 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
153151, 129, 152expm1d 11271 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
154153oveq2d 5890 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) ) )
155134, 23nndivred 9810 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
156155recnd 8877 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
157156, 118, 151, 129divassd 9587 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  /  Q
) ) )
158119oveq1d 5889 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
159154, 157, 1583eqtr2d 2334 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
160159breq2d 4051 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( od
Z `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  <->  ( ( od Z `  P ) `
 C )  ||  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
161150, 160bitr4d 247 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) ) )
162 pockthlem.11 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
)  =  1 )
163162breq2d 4051 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N )  <-> 
P  ||  1 ) )
164148, 161, 1633imtr3d 258 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( od
Z `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  ->  P  ||  1 ) )
165122, 164mtod 168 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  ( ( od
Z `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) )
166 prmpwdvds 12967 . . . 4  |-  ( ( ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ  /\  ( ( od Z `  P ) `  C
)  e.  ZZ )  /\  ( Q  e. 
Prime  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  /\  ( ( ( od Z `  P
) `  C )  ||  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /\  -.  ( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  (
( od Z `  P ) `  C
) )
16741, 99, 1, 21, 120, 165, 166syl222anc 1198 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( ( od
Z `  P ) `  C ) )
168 odzphi 12877 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
16944, 45, 96, 168syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
170 phiprm 12861 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
17142, 170syl 15 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
172169, 171breqtrd 4063 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( od Z `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
173 prmuz2 12792 . . . . . . . . 9  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
17442, 173syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
175174, 55syl6eleq 2386 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
176 eluzp1m1 10267 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
17725, 175, 176sylancr 644 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
178177, 26syl6eleqr 2387 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
179178nnzd 10132 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
180 dvdstr 12578 . . . 4  |-  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  (
( od Z `  P ) `  C
)  e.  ZZ  /\  ( P  -  1
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  ||  ( ( od Z `  P ) `  C
)  /\  ( ( od Z `  P ) `
 C )  ||  ( P  -  1
) )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
18124, 99, 179, 180syl3anc 1182 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  (
( od Z `  P ) `  C
)  /\  ( ( od Z `  P ) `
 C )  ||  ( P  -  1
) )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
182167, 172, 181mp2and 660 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
183 pcdvdsb 12937 . . 3  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  ( P  -  1 )  e.  ZZ  /\  ( Q  pCnt  A )  e. 
NN0 )  ->  (
( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) )  <->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
1841, 179, 22, 183syl3anc 1182 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( Q  pCnt  A )  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) )  <->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
185182, 184mpbird 223 1  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696    =/= wne 2459   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   CCcc 8751   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    + caddc 8756    x. cmul 8758    < clt 8883    <_ cle 8884    - cmin 9053    / cdiv 9439   NNcn 9762   2c2 9811   NN0cn0 9981   ZZcz 10040   ZZ>=cuz 10246    mod cmo 10989   ^cexp 11120    || cdivides 12547    gcd cgcd 12701   Primecprime 12774   od Zcodz 12847   phicphi 12848    pCnt cpc 12905
This theorem is referenced by:  pockthg  12969
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831
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 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-int 3879  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-1o 6495  df-2o 6496  df-oadd 6499  df-er 6676  df-map 6790  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-fin 6883  df-sup 7210  df-card 7588  df-cda 7810  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-q 10333  df-rp 10371  df-fz 10799  df-fzo 10887  df-fl 10941  df-mod 10990  df-seq 11063  df-exp 11121  df-hash 11354  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-dvds 12548  df-gcd 12702  df-prm 12775  df-odz 12849  df-phi 12850  df-pc 12906
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