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Theorem lgseisenlem4 21089
Description: Lemma for lgseisen 21090. 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 16707 . . . . . 6  |-  ZZ  e.  (SubRing ` fld )
2 eqid 2404 . . . . . . 7  |-  (flds  ZZ )  =  (flds  ZZ )
32subrgbas 15832 . . . . . 6  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) ) )
41, 3ax-mp 8 . . . . 5  |-  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) )
5 cnfld0 16680 . . . . . . 7  |-  0  =  ( 0g ` fld )
62, 5subrg0 15830 . . . . . 6  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  0  =  ( 0g `  (flds  ZZ )
) )
71, 6ax-mp 8 . . . . 5  |-  0  =  ( 0g `  (flds  ZZ ) )
82subrgrng 15826 . . . . . . 7  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  (flds  ZZ )  e.  Ring )
9 rngabl 15648 . . . . . . 7  |-  ( (flds  ZZ )  e.  Ring  ->  (flds  ZZ )  e.  Abel )
101, 8, 9mp2b 10 . . . . . 6  |-  (flds  ZZ )  e.  Abel
11 ablcmn 15373 . . . . . 6  |-  ( (flds  ZZ )  e.  Abel  ->  (flds  ZZ )  e. CMnd )
1210, 11mp1i 12 . . . . 5  |-  ( ph  ->  (flds  ZZ )  e. CMnd )
13 lgseisen.1 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
1413eldifad 3292 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
15 lgseisen.7 . . . . . . . . . 10  |-  Y  =  (ℤ/n `  P )
1615znfld 16796 . . . . . . . . 9  |-  ( P  e.  Prime  ->  Y  e. Field
)
1714, 16syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Y  e. Field )
18 isfld 15799 . . . . . . . . 9  |-  ( Y  e. Field 
<->  ( Y  e.  DivRing  /\  Y  e.  CRing ) )
1918simprbi 451 . . . . . . . 8  |-  ( Y  e. Field  ->  Y  e.  CRing )
2017, 19syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Y  e.  CRing )
21 lgseisen.8 . . . . . . . 8  |-  G  =  (mulGrp `  Y )
2221crngmgp 15627 . . . . . . 7  |-  ( Y  e.  CRing  ->  G  e. CMnd )
2320, 22syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G  e. CMnd )
24 cmnmnd 15382 . . . . . 6  |-  ( G  e. CMnd  ->  G  e.  Mnd )
2523, 24syl 16 . . . . 5  |-  ( ph  ->  G  e.  Mnd )
26 fzfid 11267 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  Fin )
27 m1expcl 11359 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ )
2827adantl 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( -u
1 ^ k )  e.  ZZ )
29 eqidd 2405 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )
30 crngrng 15629 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Y  e.  CRing  ->  Y  e.  Ring )
3120, 30syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Y  e.  Ring )
32 lgseisen.9 . . . . . . . . . . 11  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
332, 32zrhrhm 16748 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  e.  Ring  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
3431, 33syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
35 eqid 2404 . . . . . . . . . 10  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  Y )
364, 35rhmf 15782 . . . . . . . . 9  |-  ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y )
)
3734, 36syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y ) )
3837feqmptd 5738 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  L  =  ( x  e.  ZZ  |->  ( L `
 x ) ) )
39 fveq2 5687 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( -u 1 ^ k )  -> 
( L `  x
)  =  ( L `
 ( -u 1 ^ k ) ) )
4028, 29, 38, 39fmptco 5860 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( L  o.  (
k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  ( L `  ( -u
1 ^ k ) ) ) )
41 cnrng 16678 . . . . . . . . . 10  |-fld  e.  Ring
42 eqid 2404 . . . . . . . . . . 11  |-  (mulGrp ` fld )  =  (mulGrp ` fld )
432, 42mgpress 15614 . . . . . . . . . 10  |-  ( (fld  e. 
Ring  /\  ZZ  e.  (SubRing ` fld ) )  ->  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (mulGrp `  (flds  ZZ ) ) )
4441, 1, 43mp2an 654 . . . . . . . . 9  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (mulGrp `  (flds  ZZ ) )
4544, 21rhmmhm 15780 . . . . . . . 8  |-  ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  ->  L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G ) )
4634, 45syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  L  e.  ( ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) MndHom  G ) )
47 neg1cn 10023 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  e.  CC
48 ax-1cn 9004 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  CC
49 ax-1ne0 9015 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  =/=  0
5048, 49negne0i 9331 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  =/=  0
51 eqid 2404 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )  =  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )
522, 42, 51expghm 16732 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
-u 1  e.  CC  /\  -u 1  =/=  0
)  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ )  GrpHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) ) )
5347, 50, 52mp2an 654 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) 
GrpHom  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )
54 ghmmhm 14971 . . . . . . . . . 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 } ) ) ) )
5553, 54ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom 
( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) ) )
56 cnfldbas 16662 . . . . . . . . . . . 12  |-  CC  =  ( Base ` fld )
57 cndrng 16685 . . . . . . . . . . . 12  |-fld  e.  DivRing
5856, 5, 57drngui 15796 . . . . . . . . . . 11  |-  ( CC 
\  { 0 } )  =  (Unit ` fld )
5958, 42unitsubm 15730 . . . . . . . . . 10  |-  (fld  e.  Ring  -> 
( CC  \  {
0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
6041, 59ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( CC 
\  { 0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )
6151resmhm2 14715 . . . . . . . . 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 ) ) )
6255, 60, 61mp2an 654 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom 
(mulGrp ` fld ) )
6342subrgsubm 15836 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
641, 63ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )
65 eqid 2404 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u
1 ^ k ) )
6628, 65fmptd 5852 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) ) : ZZ --> ZZ )
67 frn 5556 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) : ZZ --> ZZ  ->  ran  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) ) 
C_  ZZ )
6866, 67syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ran  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k ) ) 
C_  ZZ )
69 eqid 2404 . . . . . . . . . 10  |-  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ )  =  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ )
7069resmhm2b 14716 . . . . . . . . 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 ) ) ) )
7164, 68, 70sylancr 645 . . . . . . . 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 ) ) ) )
7262, 71mpbii 203 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( -u 1 ^ k
) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) )
73 mhmco 14717 . . . . . . 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 ) )
7446, 72, 73syl2anc 643 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( L  o.  (
k  e.  ZZ  |->  (
-u 1 ^ k
) ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  G ) )
7540, 74eqeltrrd 2479 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( k  e.  ZZ  |->  ( L `  ( -u
1 ^ k ) ) )  e.  ( (flds  ZZ ) MndHom  G ) )
76 lgseisen.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
7776eldifad 3292 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
78 prmnn 13037 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  NN )
7977, 78syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
8079nnred 9971 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
81 prmnn 13037 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
8214, 81syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
8380, 82nndivred 10004 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Q  /  P
)  e.  RR )
8483adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  /  P )  e.  RR )
85 2nn 10089 . . . . . . . . 9  |-  2  e.  NN
86 elfznn 11036 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  ->  x  e.  NN )
8786adantl 453 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  x  e.  NN )
88 nnmulcl 9979 . . . . . . . . 9  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  x  e.  NN )  ->  ( 2  x.  x
)  e.  NN )
8985, 87, 88sylancr 645 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  NN )
9089nnred 9971 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  RR )
9184, 90remulcld 9072 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  RR )
9291flcld 11162 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ZZ )
93 eqid 2404 . . . . . . . 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 ) ) ) )
9493mptpreima 5322 . . . . . . 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 } ) }
95 ssrab2 3388 . . . . . . 7  |-  { x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  ( _V  \  {
0 } ) } 
C_  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )
9694, 95eqsstri 3338 . . . . . 6  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) " ( _V  \  { 0 } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
97 ssfi 7288 . . . . . 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 )
9826, 96, 97sylancl 644 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )
" ( _V  \  { 0 } ) )  e.  Fin )
99 oveq2 6048 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )
10099fveq2d 5691 . . . . 5  |-  ( k  =  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) )  ->  ( L `  ( -u 1 ^ k ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
101 oveq2 6048 . . . . . 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 ) ) ) ) ) ) )
102101fveq2d 5691 . . . . 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 ) ) ) ) ) ) ) )
1034, 7, 12, 25, 26, 75, 92, 98, 100, 102gsummhm2 15490 . . . 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 ) ) ) ) ) ) ) )
10421, 35mgpbas 15609 . . . . . . 7  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  G )
105 eqid 2404 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
106 eqid 2404 . . . . . . . 8  |-  ( .r
`  Y )  =  ( .r `  Y
)
10721, 106mgpplusg 15607 . . . . . . 7  |-  ( .r
`  Y )  =  ( +g  `  G
)
10837adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y
) )
109 m1expcl 11359 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) )  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ )
11092, 109syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  ZZ )
111108, 110ffvelrnd 5830 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y
) )
112 eqid 2404 . . . . . . . 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 ) ) ) ) ) )
113111, 112fmptd 5852 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ( Base `  Y
) )
114 1z 10267 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  ZZ
115 znegcl 10269 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  e.  ZZ  ->  -u 1  e.  ZZ )
116114, 115ax-mp 8 . . . . . . . . . . 11  |-  -u 1  e.  ZZ
117 lgseisen.4 . . . . . . . . . . . 12  |-  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  mod  P
)
11877adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  Prime )
119 prmz 13038 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  ZZ )
120118, 119syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  ZZ )
12189nnzd 10330 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  ZZ )
122120, 121zmulcld 10337 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  ZZ )
12314adantr 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  Prime )
124123, 81syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  NN )
125122, 124zmodcld 11222 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  mod  P )  e.  NN0 )
126117, 125syl5eqel 2488 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  e.  NN0 )
127 zexpcl 11351 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
-u 1  e.  ZZ  /\  R  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  ZZ )
128116, 126, 127sylancr 645 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  ZZ )
129128, 120zmulcld 10337 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q )  e.  ZZ )
130108, 129ffvelrnd 5830 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( L `  ( ( -u 1 ^ R )  x.  Q ) )  e.  ( Base `  Y
) )
131 eqid 2404 . . . . . . . 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 ) ) )
132130, 131fmptd 5852 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ( Base `  Y
) )
133112mptpreima 5322 . . . . . . . . 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 ) } ) }
134 ssrab2 3388 . . . . . . . . 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 ) )
135133, 134eqsstri 3338 . . . . . . . 8  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
136 ssfi 7288 . . . . . . . 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 )
13726, 135, 136sylancl 644 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) ) ) ) " ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
138131mptpreima 5322 . . . . . . . . 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 ) } ) }
139 ssrab2 3388 . . . . . . . . 9  |-  { x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) )  |  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) )  e.  ( _V  \  { ( 0g `  G ) } ) }  C_  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
140138, 139eqsstri 3338 . . . . . . . 8  |-  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) " ( _V  \  { ( 0g
`  G ) } ) )  C_  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
141 ssfi 7288 . . . . . . . 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 )
14226, 140, 141sylancl 644 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( `' ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) )  |->  ( L `
 ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) ) ) " ( _V 
\  { ( 0g
`  G ) } ) )  e.  Fin )
143104, 105, 107, 23, 26, 113, 132, 137, 142gsumadd 15483 . . . . . 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 ) ) ) ) ) )
144 eqidd 2405 . . . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) )
145 eqidd 2405 . . . . . . . . 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 ) ) ) )
14626, 111, 130, 144, 145offval2 6281 . . . . . . . 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
) ) ) ) )
14734adantr 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
148 cnfldmul 16664 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  x.  =  ( .r ` fld )
1492, 148ressmulr 13537 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) ) )
1501, 149ax-mp 8 . . . . . . . . . . . 12  |-  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) )
1514, 150, 106rhmmul 15783 . . . . . . . . . . 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 ) ) ) )
152147, 110, 129, 151syl3anc 1184 . . . . . . . . . 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 ) ) ) )
153122zred 10331 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  RR )
154124nnrpd 10603 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  RR+ )
155 modval 11207 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
156153, 154, 155syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
157117, 156syl5eq 2448 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) ) ) ) )
158120zcnd 10332 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  Q  e.  CC )
15989nncnd 9972 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  x.  x )  e.  CC )
160124nncnd 9972 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  CC )
161124nnne0d 10000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  =/=  0 )
162158, 159, 160, 161div23d 9783 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( Q  x.  (
2  x.  x ) )  /  P )  =  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )
163162fveq2d 5691 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  /  P ) )  =  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )
164163oveq2d 6056 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x
) )  /  P
) ) )  =  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) )
165164oveq2d 6056 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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
) ) ) ) ) )
166157, 165eqtrd 2436 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  -  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
167166oveq2d 6056 . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) ) ) )
168 prmz 13038 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ZZ )
169123, 168syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  P  e.  ZZ )
170169, 92zmulcld 10337 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )
171170zcnd 10332 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  (
2  x.  x ) ) ) )  e.  CC )
172122zcnd 10332 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  e.  CC )
173171, 172pncan3d 9370 . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
174 2cn 10026 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  2  e.  CC
175174a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  2  e.  CC )
17687nncnd 9972 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  x  e.  CC )
177158, 175, 176mul12d 9231 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  ( 2  x.  x ) )  =  ( 2  x.  ( Q  x.  x
) ) )
178167, 173, 1773eqtrd 2440 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( P  x.  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  +  R )  =  ( 2  x.  ( Q  x.  x )
) )
179178oveq2d 6056 . . . . . . . . . . . . . 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
) ) ) )
18047a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u 1  e.  CC )
18150a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u 1  =/=  0 )
182126nn0zd 10329 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  R  e.  ZZ )
183 expaddz 11379 . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
184180, 181, 170, 182, 183syl22anc 1185 . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
185 expmulz 11381 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
186180, 181, 169, 92, 185syl22anc 1185 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
18748a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  1  e.  CC )
188 eldifsni 3888 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  =/=  2 )
18913, 188syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ph  ->  P  =/=  2 )
190189necomd 2650 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ph  ->  2  =/=  P )
191190neneqd 2583 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ph  ->  -.  2  =  P )
192191adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -.  2  =  P )
193 2z 10268 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  2  e.  ZZ
194 uzid 10456 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( 2  e.  ZZ  ->  2  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
195193, 194ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  2  e.  ( ZZ>= `  2 )
196 dvdsprm 13054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( 2  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  P  e.  Prime )  ->  (
2  ||  P  <->  2  =  P ) )
197195, 123, 196sylancr 645 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
2  ||  P  <->  2  =  P ) )
198192, 197mtbird 293 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -.  2  ||  P )
199 oexpneg 12866 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  P  e.  NN  /\  -.  2  ||  P )  -> 
( -u 1 ^ P
)  =  -u (
1 ^ P ) )
200187, 124, 198, 199syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ P )  =  -u ( 1 ^ P ) )
201 1exp 11364 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( P  e.  ZZ  ->  (
1 ^ P )  =  1 )
202169, 201syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1 ^ P )  =  1 )
203202negeqd 9256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  -u (
1 ^ P )  =  -u 1 )
204200, 203eqtrd 2436 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ P )  =  -u 1 )
205204oveq1d 6055 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
206186, 205eqtrd 2436 . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
207206oveq1d 6055 . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
208184, 207eqtrd 2436 . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
209 nnmulcl 9979 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( Q  e.  NN  /\  x  e.  NN )  ->  ( Q  x.  x
)  e.  NN )
21079, 86, 209syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  NN )
211210nnnn0d 10230 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  NN0 )
212 2nn0 10194 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  2  e.  NN0
213212a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  2  e.  NN0 )
214180, 211, 213expmuld 11481 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( 2  x.  ( Q  x.  x ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) ) )
215 sqneg 11397 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 1  e.  CC  ->  ( -u 1 ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 ) )
21648, 215ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( -u
1 ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 )
217 sq1 11431 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 1 ^ 2 )  =  1
218216, 217eqtri 2424 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( -u
1 ^ 2 )  =  1
219218oveq1i 6050 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
-u 1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) )  =  ( 1 ^ ( Q  x.  x
) )
220210nnzd 10330 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( Q  x.  x )  e.  ZZ )
221 1exp 11364 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( Q  x.  x )  e.  ZZ  ->  (
1 ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
222220, 221syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1 ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
223219, 222syl5eq 2448 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ 2 ) ^ ( Q  x.  x ) )  =  1 )
224214, 223eqtrd 2436 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( 2  x.  ( Q  x.  x ) ) )  =  1 )
225179, 208, 2243eqtr3d 2444 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( -u 1 ^ R ) )  =  1 )
226225oveq1d 6055 . . . . . . . . . . . 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 ) )
227110zcnd 10332 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  e.  CC )
228128zcnd 10332 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ R )  e.  CC )
229227, 228, 158mulassd 9067 . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
230158mulid2d 9062 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
1  x.  Q )  =  Q )
231226, 229, 2303eqtr3d 2444 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) )  x.  ( ( -u
1 ^ R )  x.  Q ) )  =  Q )
232231fveq2d 5691 . . . . . . . . . 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 ) )
233152, 232eqtr3d 2438 . . . . . . . . 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 ) )
234233mpteq2dva 4255 . . . . . . . 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 ) ) )
235146, 234eqtrd 2436 . . . . . . 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 ) ) )
236235oveq2d 6056 . . . . . 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 ) ) ) )
237 lgseisen.3 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  =/=  Q )
238 lgseisen.5 . . . . . . . 8  |-  M  =  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( ( ( (
-u 1 ^ R
)  x.  R )  mod  P )  / 
2 ) )
239 lgseisen.6 . . . . . . . 8  |-  S  =  ( ( Q  x.  ( 2  x.  y
) )  mod  P
)
24013, 76, 237, 117, 238, 239, 15, 21, 32lgseisenlem3 21088 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  (
( -u 1 ^ R
)  x.  Q ) ) ) )  =  ( 1r `  Y
) )
241240oveq2d 6056 . . . . . 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
) ) )
242143, 236, 2413eqtr3rd 2445 . . . . 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 ) ) ) )
243104, 105, 23, 26, 113, 137gsumcl 15476 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  e.  ( Base `  Y
) )
244 eqid 2404 . . . . . . 7  |-  ( 1r
`  Y )  =  ( 1r `  Y
)
24535, 106, 244rngridm 15643 . . . . . 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
) ) ) ) ) ) ) )
24631, 243, 245syl2anc 643 . . . . 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
) ) ) ) ) ) ) )
24777, 119syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
24837, 247ffvelrnd 5830 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  Q
)  e.  ( Base `  Y ) )
249 eqid 2404 . . . . . . . 8  |-  (.g `  G
)  =  (.g `  G
)
250104, 249gsumconst 15487 . . . . . . 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 ) ) )
25125, 26, 248, 250syl3anc 1184 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  Q
) ) )  =  ( ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
252 oddprm 13144 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN )
25313, 252syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN )
254253nnnn0d 10230 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )
255 hashfz1 11585 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  -  1 )  /  2 )  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  =  ( ( P  -  1 )  /  2 ) )
256254, 255syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  =  ( ( P  -  1 )  / 
2 ) )
257256oveq1d 6055 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( # `  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) (.g `  G ) ( L `  Q ) )  =  ( ( ( P  -  1 )  /  2 ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
25844, 4mgpbas 15609 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  =  ( Base `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) )
259 eqid 2404 . . . . . . . . 9  |-  (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) )  =  (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) )
260258, 259, 249mhmmulg 14877 . . . . . . . 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 ) ) )
26146, 254, 247, 260syl3anc 1184 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  (
( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )  =  ( ( ( P  -  1 )  /  2 ) (.g `  G ) ( L `  Q ) ) )
26264a1i 11 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ZZ  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
263 eqid 2404 . . . . . . . . . . 11  |-  (.g `  (mulGrp ` fld ) )  =  (.g `  (mulGrp ` fld ) )
264263, 69, 259submmulg 14880 . . . . . . . . . 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 ) )
265262, 254, 247, 264syl3anc 1184 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )
266247zcnd 10332 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
267 cnfldexp 16689 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( Q  e.  CC  /\  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )
268266, 254, 267syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (mulGrp ` fld ) ) Q )  =  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )
269265, 268eqtr3d 2438 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  (
(mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q )  =  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )
270269fveq2d 5691 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  (
( ( P  - 
1 )  /  2
) (.g `  ( (mulGrp ` fld )s  ZZ ) ) Q ) )  =  ( L `
 ( Q ^
( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ) )
271261, 270eqtr3d 2438 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( P  -  1 )  / 
2 ) (.g `  G
) ( L `  Q ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
272251, 257, 2713eqtrd 2440 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  Q
) ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
273242, 246, 2723eqtr3d 2444 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( G  gsumg  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( L `  ( -u 1 ^ ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) ) )  =  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ) )
274 subrgsubg 15829 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubGrp ` fld ) )
2751, 274ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  (SubGrp ` fld )
276 subgsubm 14917 . . . . . . . . 9  |-  ( ZZ  e.  (SubGrp ` fld )  ->  ZZ  e.  (SubMnd ` fld ) )
277275, 276mp1i 12 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ZZ  e.  (SubMnd ` fld )
)
27892, 93fmptd 5852 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) 
|->  ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) : ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) --> ZZ )
27926, 277, 278, 2gsumsubm 14733 . . . . . . 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 ) ) ) ) ) )
28092zcnd 10332 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( 1 ... (
( P  -  1 )  /  2 ) ) )  ->  ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) )  e.  CC )
28126, 280gsumfsum 16721 . . . . . . 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
) ) ) )
282279, 281eqtr3d 2438 . . . . . 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 ) ) ) )
283282oveq2d 6056 . . . . 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 ) ) ) ) )
284283fveq2d 5691 . . . 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
) ) ) ) ) )
285103, 273, 2843eqtr3d 2444 . . 3  |-  ( ph  ->  ( L `  ( Q ^ ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) )  =  ( L `  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  - 
1 )  /  2
) ) ( |_
`  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x
) ) ) ) ) )
28682nnnn0d 10230 . . . 4  |-  ( ph  ->  P  e.  NN0 )
287 zexpcl 11351 . . . . 5  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  NN0 )  ->  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ )
288247, 254, 287syl2anc 643 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( P  -  1 )  /  2 ) )  e.  ZZ )
28926, 92fsumzcl 12484 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) )  e.  ZZ )
290 m1expcl 11359 . . . . 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 )
291289, 290syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( -u 1 ^
sum_ x  e.  (
1 ... ( ( P  -  1 )  / 
2 ) ) ( |_ `  ( ( Q  /  P )  x.  ( 2  x.  x ) ) ) )  e.  ZZ )
29215, 32zndvds 16785 . . . 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 ) ) ) ) ) ) )
293286, 288, 291, 292syl3anc 1184 . . 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 ) ) ) ) ) ) )
294285, 293mpbid 202 . 2  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( Q ^ ( ( P  -  1 )  /  2 ) )  -  ( -u 1 ^ sum_ x  e.  ( 1 ... ( ( P  -  1 )  /  2 ) ) ( |_ `  (
( Q  /  P
)  x.  ( 2  x.  x ) ) ) ) ) )
295 moddvds 12814 . . 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 ) ) ) ) ) ) )
29682, 288, 291, 295syl3anc 1184 . 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
) ) ) ) ) ) )
297294, 296mpbird 224 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 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721    =/= wne 2567   {crab 2670   _Vcvv 2916    \ cdif 3277    C_ wss 3280   {csn 3774   class class class wbr 4172    e. cmpt 4226   `'ccnv 4836   ran crn 4838   "cima 4840    o. ccom 4841   -->wf 5409   ` cfv 5413  (class class class)co 6040    o Fcof 6262   Fincfn 7068   CCcc 8944   RRcr 8945   0cc0 8946   1c1 8947    + caddc 8949    x. cmul 8951    - cmin 9247   -ucneg 9248    / cdiv 9633   NNcn 9956   2c2 10005   NN0cn0 10177   ZZcz 10238   ZZ>=cuz 10444   RR+crp 10568   ...cfz 10999   |_cfl 11156    mod cmo 11205   ^cexp 11337   #chash 11573   sum_csu 12434    || cdivides 12807   Primecprime 13034   Basecbs 13424   ↾s cress 13425   .rcmulr 13485   0gc0g 13678    gsumg cgsu 13679   Mndcmnd 14639  .gcmg 14644   MndHom cmhm 14691  SubMndcsubmnd 14692  SubGrpcsubg 14893    GrpHom cghm 14958  CMndccmn 15367   Abelcabel 15368  mulGrpcmgp 15603   Ringcrg 15615   CRingccrg 15616   1rcur 15617   RingHom crh 15772   DivRingcdr 15790  Fieldcfield 15791  SubRingcsubrg 15819  ℂfldccnfld 16658   ZRHomczrh 16733  ℤ/nczn 16736
This theorem is referenced by:  lgseisen  21090
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-rep 4280  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-inf2 7552  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023  ax-pre-sup 9024  ax-addf 9025  ax-mulf 9026
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-int 4011  df-iun 4055  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-se 4502  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-isom 5422  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-of 6264  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-tpos 6438  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-1o 6683  df-2o 6684  df-oadd 6687  df-er 6864  df-ec 6866  df-qs 6870  df-map 6979  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-fin 7072  df-sup 7404  df-oi 7435  df-card 7782  df-cda 8004  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-div 9634  df-nn 9957  df-2 10014  df-3 10015  df-4 10016  df-5 10017  df-6 10018  df-7 10019  df-8 10020  df-9 10021  df-10 10022  df-n0 10178  df-z 10239  df-dec 10339  df-uz 10445  df-rp 10569  df-fz 11000  df-fzo 11091  df-fl 11157  df-mod 11206  df-seq 11279  df-exp 11338  df-hash 11574  df-cj 11859  df-re 11860  df-im 11861  df-sqr 11995  df-abs 11996  df-clim 12237  df-sum 12435  df-dvds 12808  df-gcd 12962  df-prm 13035  df-struct 13426  df-ndx 13427  df-slot 13428  df-base 13429  df-sets 13430  df-ress 13431  df-plusg 13497  df-mulr 13498  df-starv 13499  df-sca 13500  df-vsca 13501  df-tset 13503  df-ple 13504  df-ds 13506  df-unif 13507  df-0g 13682  df-gsum 13683  df-imas 13689  df-divs 13690  df-mnd 14645  df-mhm 14693  df-submnd 14694  df-grp 14767  df-minusg 14768  df-sbg 14769  df-mulg 14770  df-subg 14896  df-nsg 14897  df-eqg 14898  df-ghm 14959  df-cntz 15071  df-cmn 15369  df-abl 15370  df-mgp 15604  df-rng 15618  df-cring 15619  df-ur 15620  df-oppr 15683  df-dvdsr 15701  df-unit 15702  df-invr 15732  df-dvr 15743  df-rnghom 15774  df-drng 15792  df-field 15793  df-subrg 15821  df-lmod 15907  df-lss 15964  df-lsp 16003  df-sra 16199  df-rgmod 16200  df-lidl 16201  df-rsp 16202  df-2idl 16258  df-nzr 16284  df-rlreg 16298  df-domn 16299  df-idom 16300  df-cnfld 16659  df-zrh 16737  df-zn 16740
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