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Theorem pockthlem 13969
Description: Lemma for pockthg 13970. (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 13933 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
41, 2, 3syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
52nnzd 10749 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
6 pockthg.2 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  e.  NN )
76nnzd 10749 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
8 dvdsmul1 13557 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
95, 7, 8syl2anc 661 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
10 pockthg.4 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A  x.  B )  +  1 ) )
1110oveq1d 6109 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
122, 6nnmulcld 10372 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
1312nncnd 10341 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
14 ax-1cn 9343 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
15 pncan 9619 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  x.  B
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
1613, 14, 15sylancl 662 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
1711, 16eqtrd 2475 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
189, 17breqtrrd 4321 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
19 prmnn 13769 . . . . . . . . . 10  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  NN )
201, 19syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
21 pockthlem.8 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN )
2221nnnn0d 10639 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
2320, 22nnexpcld 12032 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
2423nnzd 10749 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
25 1z 10679 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  ZZ
26 nnuz 10899 . . . . . . . . . . . . 13  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2712, 26syl6eleq 2533 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
28 eluzp1p1 10889 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  x.  B )  e.  ( ZZ>= `  1
)  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
2927, 28syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
3010, 29eqeltrd 2517 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
31 eluzp1m1 10887 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
3225, 30, 31sylancr 663 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
3332, 26syl6eleqr 2534 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
3433nnzd 10749 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
35 dvdstr 13569 . . . . . . 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 1218 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A  /\  A  ||  ( N  -  1 ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 ) ) )
374, 18, 36mp2and 679 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
3823nnne0d 10369 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
39 dvdsval2 13541 . . . . . 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 1218 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ ) )
4137, 40mpbid 210 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ )
42 pockthlem.5 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
43 prmnn 13769 . . . . . . 7  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
4442, 43syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
45 pockthlem.9 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
4644nnzd 10749 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
47 gcddvds 13702 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
4845, 46, 47syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
4948simpld 459 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  C )
5048simprd 463 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  P )
51 pockthlem.6 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  ||  N )
5245, 46gcdcld 13705 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
5352nn0zd 10748 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  ZZ )
54 df-2 10383 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  2  =  ( 1  +  1 )
5554fveq2i 5697 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
5630, 55syl6eleqr 2534 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
57 eluz2b2 10930 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( N  e.  NN  /\  1  < 
N ) )
5856, 57sylib 196 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  e.  NN  /\  1  <  N ) )
5958simpld 459 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
6059nnzd 10749 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
61 dvdstr 13569 . . . . . . . . . . 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 1218 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  P )  ||  P  /\  P  ||  N
)  ->  ( C  gcd  P )  ||  N
) )
6350, 51, 62mp2and 679 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
6459nnne0d 10369 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
65 simpr 461 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
6665necon3ai 2654 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
6764, 66syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
68 dvdslegcd 13703 . . . . . . . . . 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 1221 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P )  ||  N )  ->  ( C  gcd  P )  <_  ( C  gcd  N ) ) )
7049, 63, 69mp2and 679 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  ( C  gcd  N ) )
71 pockthlem.10 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  1 )
7271oveq1d 6109 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
7333nnnn0d 10639 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
74 zexpcl 11883 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
7545, 73, 74syl2anc 661 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
76 modgcd 13723 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
7775, 59, 76syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
78 gcdcom 13707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
7925, 60, 78sylancr 663 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
80 gcd1 13719 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
8160, 80syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
8279, 81eqtrd 2475 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
8372, 77, 823eqtr3d 2483 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
84 rpexp 13809 . . . . . . . . . 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 1218 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
8683, 85mpbid 210 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  N
)  =  1 )
8770, 86breqtrd 4319 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
8844nnne0d 10369 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
89 simpr 461 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
9089necon3ai 2654 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
9188, 90syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
92 gcdn0cl 13701 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )  ->  ( C  gcd  P )  e.  NN )
9345, 46, 91, 92syl21anc 1217 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN )
94 nnle1eq1 10353 . . . . . . . 8  |-  ( ( C  gcd  P )  e.  NN  ->  (
( C  gcd  P
)  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
9593, 94syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
9687, 95mpbid 210 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  =  1 )
97 odzcl 13868 . . . . . 6  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
9844, 45, 96, 97syl3anc 1218 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
9998nnzd 10749 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
10059nnred 10340 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  RR )
10158simprd 463 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
102 1mod 11743 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  RR  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
103100, 101, 102syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
10471, 103eqtr4d 2478 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
105 1zzd 10680 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
106 moddvds 13545 . . . . . . . . 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 1218 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  =  ( 1  mod  N )  <-> 
N  ||  ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  - 
1 ) ) )
108104, 107mpbid 210 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  N  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
109 peano2zm 10691 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
11075, 109syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
111 dvdstr 13569 . . . . . . . 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 1218 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ||  N  /\  N  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )  ->  P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) ) )
11351, 108, 112mp2and 679 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
114 odzdvds 13870 . . . . . . 7  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
11544, 45, 96, 73, 114syl31anc 1221 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
116113, 115mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) )
11733nncnd 10341 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
11823nncnd 10341 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
119117, 118, 38divcan1d 10111 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
120116, 119breqtrrd 4321 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
121 nprmdvds1 13800 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
12242, 121syl 16 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
12320nnzd 10749 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
124 iddvdsexp 13559 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  ->  Q  ||  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )
125123, 21, 124syl2anc 661 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )
126 dvdstr 13569 . . . . . . . . . . . . . 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 1218 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( Q  ||  ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /\  ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  ||  ( N  -  1
) )  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) ) )
128125, 37, 127mp2and 679 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
12920nnne0d 10369 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
130 dvdsval2 13541 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  Q  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
131123, 129, 34, 130syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
132128, 131mpbid 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ )
13373nn0ge0d 10642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13433nnred 10340 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
13520nnred 10340 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
13620nngt0d 10368 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
137 ge0div 10199 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  RR  /\  Q  e.  RR  /\  0  <  Q )  ->  (
0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
138134, 135, 136, 137syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
139133, 138mpbid 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
140 elnn0z 10662 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  NN0  <->  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  ZZ  /\  0  <_ 
( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
141132, 139, 140sylanbrc 664 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )
142 zexpcl 11883 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
14345, 141, 142syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
144 peano2zm 10691 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  e.  ZZ )
145143, 144syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  e.  ZZ )
146 dvdsgcd 13730 . . . . . . . 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 1218 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ||  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  /\  P  ||  N )  ->  P  ||  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
) ) )
14851, 147mpan2d 674 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  ->  P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N ) ) )
149 odzdvds 13870 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
15044, 45, 96, 141, 149syl31anc 1221 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
15120nncnd 10341 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
15221nnzd 10749 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
153151, 129, 152expm1d 12021 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
154153oveq2d 6110 . . . . . . . . 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 10373 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
156155recnd 9415 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
157156, 118, 151, 129divassd 10145 . . . . . . . . 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 6109 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
159154, 157, 1583eqtr2d 2481 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
160159breq2d 4307 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  <->  ( ( odZ `  P ) `
 C )  ||  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
161150, 160bitr4d 256 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  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 4307 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N )  <-> 
P  ||  1 ) )
164148, 161, 1633imtr3d 267 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  ->  P  ||  1 ) )
165122, 164mtod 177 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) )
166 prmpwdvds 13968 . . . 4  |-  ( ( ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ  /\  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )  /\  ( Q  e. 
Prime  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  /\  ( ( ( odZ `  P
) `  C )  ||  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /\  -.  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  (
( odZ `  P ) `  C
) )
16741, 99, 1, 21, 120, 165, 166syl222anc 1234 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( ( odZ `  P ) `  C ) )
168 odzphi 13871 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
16944, 45, 96, 168syl3anc 1218 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
170 phiprm 13855 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
17142, 170syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
172169, 171breqtrd 4319 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
173 prmuz2 13784 . . . . . . . . 9  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
17442, 173syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
175174, 55syl6eleq 2533 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
176 eluzp1m1 10887 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
17725, 175, 176sylancr 663 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
178177, 26syl6eleqr 2534 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
179178nnzd 10749 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
180 dvdstr 13569 . . . 4  |-  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  (
( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ  /\  ( P  -  1
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  ||  ( ( odZ `  P ) `  C
)  /\  ( ( odZ `  P ) `
 C )  ||  ( P  -  1
) )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
18124, 99, 179, 180syl3anc 1218 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  (
( odZ `  P ) `  C
)  /\  ( ( odZ `  P ) `
 C )  ||  ( P  -  1
) )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
182167, 172, 181mp2and 679 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
183 pcdvdsb 13938 . . 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 1218 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( Q  pCnt  A )  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) )  <->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
185182, 184mpbird 232 1  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756    =/= wne 2609   class class class wbr 4295   ` cfv 5421  (class class class)co 6094   CCcc 9283   RRcr 9284   0cc0 9285   1c1 9286    + caddc 9288    x. cmul 9290    < clt 9421    <_ cle 9422    - cmin 9598    / cdiv 9996   NNcn 10325   2c2 10374   NN0cn0 10582   ZZcz 10649   ZZ>=cuz 10864    mod cmo 11711   ^cexp 11868    || cdivides 13538    gcd cgcd 13693   Primecprime 13766   odZcodz 13841   phicphi 13842    pCnt cpc 13906
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-rep 4406  ax-sep 4416  ax-nul 4424  ax-pow 4473  ax-pr 4534  ax-un 6375  ax-cnex 9341  ax-resscn 9342  ax-1cn 9343  ax-icn 9344  ax-addcl 9345  ax-addrcl 9346  ax-mulcl 9347  ax-mulrcl 9348  ax-mulcom 9349  ax-addass 9350  ax-mulass 9351  ax-distr 9352  ax-i2m1 9353  ax-1ne0 9354  ax-1rid 9355  ax-rnegex 9356  ax-rrecex 9357  ax-cnre 9358  ax-pre-lttri 9359  ax-pre-lttrn 9360  ax-pre-ltadd 9361  ax-pre-mulgt0 9362  ax-pre-sup 9363
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2571  df-ne 2611  df-nel 2612  df-ral 2723  df-rex 2724  df-reu 2725  df-rmo 2726  df-rab 2727  df-v 2977  df-sbc 3190  df-csb 3292  df-dif 3334  df-un 3336  df-in 3338  df-ss 3345  df-pss 3347  df-nul 3641  df-if 3795  df-pw 3865  df-sn 3881  df-pr 3883  df-tp 3885  df-op 3887  df-uni 4095  df-int 4132  df-iun 4176  df-br 4296  df-opab 4354  df-mpt 4355  df-tr 4389  df-eprel 4635  df-id 4639  df-po 4644  df-so 4645  df-fr 4682  df-we 4684  df-ord 4725  df-on 4726  df-lim 4727  df-suc 4728  df-xp 4849  df-rel 4850  df-cnv 4851  df-co 4852  df-dm 4853  df-rn 4854  df-res 4855  df-ima 4856  df-iota 5384  df-fun 5423  df-fn 5424  df-f 5425  df-f1 5426  df-fo 5427  df-f1o 5428  df-fv 5429  df-riota 6055  df-ov 6097  df-oprab 6098  df-mpt2 6099  df-om 6480  df-1st 6580  df-2nd 6581  df-recs 6835  df-rdg 6869  df-1o 6923  df-2o 6924  df-oadd 6927  df-er 7104  df-map 7219  df-en 7314  df-dom 7315  df-sdom 7316  df-fin 7317  df-sup 7694  df-card 8112  df-cda 8340  df-pnf 9423  df-mnf 9424  df-xr 9425  df-ltxr 9426  df-le 9427  df-sub 9600  df-neg 9601  df-div 9997  df-nn 10326  df-2 10383  df-3 10384  df-n0 10583  df-z 10650  df-uz 10865  df-q 10957  df-rp 10995  df-fz 11441  df-fzo 11552  df-fl 11645  df-mod 11712  df-seq 11810  df-exp 11869  df-hash 12107  df-cj 12591  df-re 12592  df-im 12593  df-sqr 12727  df-abs 12728  df-dvds 13539  df-gcd 13694  df-prm 13767  df-odz 13843  df-phi 13844  df-pc 13907
This theorem is referenced by:  pockthg  13970
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