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Theorem numclwwlk5 26639
Description: Statement 13 in [Huneke] p. 2: "Let p be a prime divisor of k-1; then f(p) = 1 (mod p) [for each vertex v]". (Contributed by Alexander van der Vekens, 7-Oct-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
numclwwlk.c 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑉 ClWWalksN 𝐸)‘𝑛))
numclwwlk.f 𝐹 = (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ (𝑤‘0) = 𝑣})
Assertion
Ref Expression
numclwwlk5 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1)
Distinct variable groups:   𝑛,𝐸   𝑛,𝑉   𝑤,𝐶,𝑛,𝑣   𝑛,𝑋,𝑣,𝑤   𝑣,𝑉   𝑤,𝐸   𝑤,𝑉   𝑤,𝐹   𝑤,𝑃   𝑣,𝐸   𝑣,𝐾,𝑤   𝑃,𝑛,𝑣
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑣,𝑛)   𝐾(𝑛)

Proof of Theorem numclwwlk5
Dummy variables 𝑚 𝑢 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl1 1057 . . . . 5 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))) → ⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾)
2 simpr3 1062 . . . . 5 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))) → 2 ∥ (𝐾 − 1))
3 simpr1 1060 . . . . 5 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))) → 𝑋𝑉)
4 numclwwlk.c . . . . . 6 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑉 ClWWalksN 𝐸)‘𝑛))
5 numclwwlk.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ (𝑤‘0) = 𝑣})
64, 5numclwwlk5lem 26638 . . . . 5 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾 ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1) ∧ 𝑋𝑉) → ((#‘(𝑋𝐹2)) mod 2) = 1)
71, 2, 3, 6syl3anc 1318 . . . 4 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹2)) mod 2) = 1)
87a1i 11 . . 3 (𝑃 = 2 → (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹2)) mod 2) = 1))
9 eleq1 2676 . . . . 5 (𝑃 = 2 → (𝑃 ∈ ℙ ↔ 2 ∈ ℙ))
10 breq1 4586 . . . . 5 (𝑃 = 2 → (𝑃 ∥ (𝐾 − 1) ↔ 2 ∥ (𝐾 − 1)))
119, 103anbi23d 1394 . . . 4 (𝑃 = 2 → ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) ↔ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1))))
1211anbi2d 736 . . 3 (𝑃 = 2 → (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) ↔ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉 ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∥ (𝐾 − 1)))))
13 oveq2 6557 . . . . . 6 (𝑃 = 2 → (𝑋𝐹𝑃) = (𝑋𝐹2))
1413fveq2d 6107 . . . . 5 (𝑃 = 2 → (#‘(𝑋𝐹𝑃)) = (#‘(𝑋𝐹2)))
15 id 22 . . . . 5 (𝑃 = 2 → 𝑃 = 2)
1614, 15oveq12d 6567 . . . 4 (𝑃 = 2 → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = ((#‘(𝑋𝐹2)) mod 2))
1716eqeq1d 2612 . . 3 (𝑃 = 2 → (((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1 ↔ ((#‘(𝑋𝐹2)) mod 2) = 1))
188, 12, 173imtr4d 282 . 2 (𝑃 = 2 → (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1))
19 3simpa 1051 . . . . . . . 8 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸))
2019adantr 480 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸))
2120adantl 481 . . . . . 6 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸))
22 simprl3 1101 . . . . . 6 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → 𝑉 ∈ Fin)
23 simprr1 1102 . . . . . 6 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → 𝑋𝑉)
24 eldifsn 4260 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ↔ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 2))
25 oddprmge3 15250 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ (ℤ‘3))
2624, 25sylbir 224 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 2) → 𝑃 ∈ (ℤ‘3))
2726ex 449 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 ≠ 2 → 𝑃 ∈ (ℤ‘3)))
28273ad2ant2 1076 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → (𝑃 ≠ 2 → 𝑃 ∈ (ℤ‘3)))
2928adantl 481 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝑃 ≠ 2 → 𝑃 ∈ (ℤ‘3)))
3029impcom 445 . . . . . 6 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → 𝑃 ∈ (ℤ‘3))
31 fveq1 6102 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑤 → (𝑢‘0) = (𝑤‘0))
3231eqeq1d 2612 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑤 → ((𝑢‘0) = 𝑣 ↔ (𝑤‘0) = 𝑣))
33 fveq1 6102 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑤 → (𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘(𝑛 − 2)))
3433, 31eqeq12d 2625 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑤 → ((𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑢‘0) ↔ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘0)))
3532, 34anbi12d 743 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = 𝑤 → (((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑢‘0)) ↔ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘0))))
3635cbvrabv 3172 . . . . . . . . 9 {𝑢 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑢‘0))} = {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘0))}
3736a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑣𝑉𝑛 ∈ (ℤ‘2)) → {𝑢 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑢‘0))} = {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘0))})
3837mpt2eq3ia 6618 . . . . . . 7 (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ (ℤ‘2) ↦ {𝑢 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) = (𝑢‘0))}) = (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ (ℤ‘2) ↦ {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = (𝑤‘0))})
39 fveq2 6103 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑤 → ( lastS ‘𝑢) = ( lastS ‘𝑤))
4039neeq1d 2841 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑤 → (( lastS ‘𝑢) ≠ 𝑣 ↔ ( lastS ‘𝑤) ≠ 𝑣))
4132, 40anbi12d 743 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = 𝑤 → (((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑢) ≠ 𝑣) ↔ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑤) ≠ 𝑣)))
4241cbvrabv 3172 . . . . . . . . 9 {𝑢 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑢) ≠ 𝑣)} = {𝑤 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑤) ≠ 𝑣)}
4342a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑣𝑉𝑛 ∈ ℕ0) → {𝑢 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑢) ≠ 𝑣)} = {𝑤 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑤) ≠ 𝑣)})
4443mpt2eq3ia 6618 . . . . . . 7 (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑢 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑢) ≠ 𝑣)}) = (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑤 ∈ ((𝑉 WWalksN 𝐸)‘𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ ( lastS ‘𝑤) ≠ 𝑣)})
45 eqeq2 2621 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑣 → ((𝑢‘0) = 𝑧 ↔ (𝑢‘0) = 𝑣))
4645anbi1d 737 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑣 → (((𝑢‘0) = 𝑧 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0)) ↔ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))))
4746rabbidv 3164 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑣 → {𝑢 ∈ (𝐶𝑚) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑧 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))} = {𝑢 ∈ (𝐶𝑚) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))})
48 fveq2 6103 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (𝐶𝑚) = (𝐶𝑛))
49 oveq1 6556 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 − 2) = (𝑛 − 2))
5049fveq2d 6107 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑢‘(𝑚 − 2)) = (𝑢‘(𝑛 − 2)))
5150neeq1d 2841 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → ((𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0) ↔ (𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0)))
5251anbi2d 736 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0)) ↔ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0))))
5348, 52rabeqbidv 3168 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 𝑛 → {𝑢 ∈ (𝐶𝑚) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))} = {𝑢 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0))})
5433, 31neeq12d 2843 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑤 → ((𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0) ↔ (𝑤‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑤‘0)))
5532, 54anbi12d 743 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = 𝑤 → (((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0)) ↔ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑤‘0))))
5655cbvrabv 3172 . . . . . . . . 9 {𝑢 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑢‘0))} = {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑤‘0))}
5753, 56syl6eq 2660 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑛 → {𝑢 ∈ (𝐶𝑚) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑣 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))} = {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑤‘0))})
5847, 57cbvmpt2v 6633 . . . . . . 7 (𝑧𝑉, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ {𝑢 ∈ (𝐶𝑚) ∣ ((𝑢‘0) = 𝑧 ∧ (𝑢‘(𝑚 − 2)) ≠ (𝑢‘0))}) = (𝑣𝑉, 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑤 ∈ (𝐶𝑛) ∣ ((𝑤‘0) = 𝑣 ∧ (𝑤‘(𝑛 − 2)) ≠ (𝑤‘0))})
594, 5, 38, 44, 58numclwwlk3 26636 . . . . . 6 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸) ∧ (𝑉 ∈ Fin ∧ 𝑋𝑉𝑃 ∈ (ℤ‘3))) → (#‘(𝑋𝐹𝑃)) = (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))))
6021, 22, 23, 30, 59syl13anc 1320 . . . . 5 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → (#‘(𝑋𝐹𝑃)) = (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))))
6160oveq1d 6564 . . . 4 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))) mod 𝑃))
62 rusgraprop 26456 . . . . . . . . . . . . 13 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾 → (𝑉 USGrph 𝐸𝐾 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑣𝑉 ((𝑉 VDeg 𝐸)‘𝑣) = 𝐾))
63 nn0z 11277 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ)
64633ad2ant2 1076 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑉 USGrph 𝐸𝐾 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑣𝑉 ((𝑉 VDeg 𝐸)‘𝑣) = 𝐾) → 𝐾 ∈ ℤ)
6562, 64syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝐾 ∈ ℤ)
6665zred 11358 . . . . . . . . . . 11 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝐾 ∈ ℝ)
67 peano2rem 10227 . . . . . . . . . . 11 (𝐾 ∈ ℝ → (𝐾 − 1) ∈ ℝ)
6866, 67syl 17 . . . . . . . . . 10 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾 → (𝐾 − 1) ∈ ℝ)
69683ad2ant1 1075 . . . . . . . . 9 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → (𝐾 − 1) ∈ ℝ)
7069adantr 480 . . . . . . . 8 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝐾 − 1) ∈ ℝ)
71 rusisusgra 26458 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 USGrph 𝐸)
72 usgrav 25867 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑉 USGrph 𝐸 → (𝑉 ∈ V ∧ 𝐸 ∈ V))
7372simprd 478 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑉 USGrph 𝐸𝐸 ∈ V)
7471, 73syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝐸 ∈ V)
7574anim1i 590 . . . . . . . . . . . . 13 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 ∈ Fin) → (𝐸 ∈ V ∧ 𝑉 ∈ Fin))
7675ancomd 466 . . . . . . . . . . . 12 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 ∈ Fin) → (𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐸 ∈ V))
77763adant2 1073 . . . . . . . . . . 11 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → (𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐸 ∈ V))
78 prmm2nn0 15248 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 − 2) ∈ ℕ0)
7978anim2i 591 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ) → (𝑋𝑉 ∧ (𝑃 − 2) ∈ ℕ0))
80793adant3 1074 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → (𝑋𝑉 ∧ (𝑃 − 2) ∈ ℕ0))
814, 5numclwwlkffin 26609 . . . . . . . . . . 11 (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐸 ∈ V) ∧ (𝑋𝑉 ∧ (𝑃 − 2) ∈ ℕ0)) → (𝑋𝐹(𝑃 − 2)) ∈ Fin)
8277, 80, 81syl2an 493 . . . . . . . . . 10 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝑋𝐹(𝑃 − 2)) ∈ Fin)
83 hashcl 13009 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝐹(𝑃 − 2)) ∈ Fin → (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℕ0)
8482, 83syl 17 . . . . . . . . 9 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℕ0)
8584nn0red 11229 . . . . . . . 8 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℝ)
8670, 85remulcld 9949 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) ∈ ℝ)
87663ad2ant1 1075 . . . . . . . 8 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → 𝐾 ∈ ℝ)
88783ad2ant2 1076 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → (𝑃 − 2) ∈ ℕ0)
89 reexpcl 12739 . . . . . . . 8 ((𝐾 ∈ ℝ ∧ (𝑃 − 2) ∈ ℕ0) → (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ)
9087, 88, 89syl2an 493 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ)
91 prmnn 15226 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
9291nnrpd 11746 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ+)
93923ad2ant2 1076 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → 𝑃 ∈ ℝ+)
9493adantl 481 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → 𝑃 ∈ ℝ+)
9586, 90, 943jca 1235 . . . . . 6 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) ∈ ℝ ∧ (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+))
9695adantl 481 . . . . 5 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) ∈ ℝ ∧ (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+))
97 modaddabs 12570 . . . . . 6 ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) ∈ ℝ ∧ (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃) = ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))) mod 𝑃))
9897eqcomd 2616 . . . . 5 ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) ∈ ℝ ∧ (𝐾↑(𝑃 − 2)) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))) mod 𝑃) = (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃))
9996, 98syl 17 . . . 4 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) + (𝐾↑(𝑃 − 2))) mod 𝑃) = (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃))
100913ad2ant2 1076 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → 𝑃 ∈ ℕ)
101100adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → 𝑃 ∈ ℕ)
102 peano2zm 11297 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐾 − 1) ∈ ℤ)
10365, 102syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾 → (𝐾 − 1) ∈ ℤ)
1041033ad2ant1 1075 . . . . . . . . . . 11 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → (𝐾 − 1) ∈ ℤ)
105104adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝐾 − 1) ∈ ℤ)
10684nn0zd 11356 . . . . . . . . . 10 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℤ)
107101, 105, 1063jca 1235 . . . . . . . . 9 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝐾 − 1) ∈ ℤ ∧ (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℤ))
108 simpr3 1062 . . . . . . . . 9 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))
109 mulmoddvds 14889 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝐾 − 1) ∈ ℤ ∧ (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2))) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐾 − 1) → (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) = 0))
110107, 108, 109sylc 63 . . . . . . . 8 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) = 0)
111653ad2ant1 1075 . . . . . . . . . 10 ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) → 𝐾 ∈ ℤ)
112 simp2 1055 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → 𝑃 ∈ ℙ)
113111, 112anim12ci 589 . . . . . . . . 9 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℤ))
114 powm2modprm 15346 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐾 − 1) → ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) = 1))
115113, 108, 114sylc 63 . . . . . . . 8 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃) = 1)
116110, 115oveq12d 6567 . . . . . . 7 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) = (0 + 1))
117116oveq1d 6564 . . . . . 6 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃) = ((0 + 1) mod 𝑃))
118 0p1e1 11009 . . . . . . . . . 10 (0 + 1) = 1
119118oveq1i 6559 . . . . . . . . 9 ((0 + 1) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃)
12091nnred 10912 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ)
121 prmgt1 15247 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
122 1mod 12564 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
123120, 121, 122syl2anc 691 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → (1 mod 𝑃) = 1)
124119, 123syl5eq 2656 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ ℙ → ((0 + 1) mod 𝑃) = 1)
1251243ad2ant2 1076 . . . . . . 7 ((𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)) → ((0 + 1) mod 𝑃) = 1)
126125adantl 481 . . . . . 6 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((0 + 1) mod 𝑃) = 1)
127117, 126eqtrd 2644 . . . . 5 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃) = 1)
128127adantl 481 . . . 4 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → (((((𝐾 − 1) · (#‘(𝑋𝐹(𝑃 − 2)))) mod 𝑃) + ((𝐾↑(𝑃 − 2)) mod 𝑃)) mod 𝑃) = 1)
12961, 99, 1283eqtrd 2648 . . 3 ((𝑃 ≠ 2 ∧ ((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1)))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1)
130129ex 449 . 2 (𝑃 ≠ 2 → (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1))
13118, 130pm2.61ine 2865 1 (((⟨𝑉, 𝐸⟩ RegUSGrph 𝐾𝑉 FriendGrph 𝐸𝑉 ∈ Fin) ∧ (𝑋𝑉𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝐾 − 1))) → ((#‘(𝑋𝐹𝑃)) mod 𝑃) = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1031   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780  wral 2896  {crab 2900  Vcvv 3173  cdif 3537  {csn 4125  cop 4131   class class class wbr 4583  cmpt 4643  cfv 5804  (class class class)co 6549  cmpt2 6551  Fincfn 7841  cr 9814  0cc0 9815  1c1 9816   + caddc 9818   · cmul 9820   < clt 9953  cmin 10145  cn 10897  2c2 10947  3c3 10948  0cn0 11169  cz 11254  cuz 11563  +crp 11708   mod cmo 12530  cexp 12722  #chash 12979   lastS clsw 13147  cdvds 14821  cprime 15223   USGrph cusg 25859   WWalksN cwwlkn 26206   ClWWalksN cclwwlkn 26277   VDeg cvdg 26420   RegUSGrph crusgra 26450   FriendGrph cfrgra 26515
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-disj 4554  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-cda 8873  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-xnn0 11241  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-xadd 11823  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-fl 12455  df-mod 12531  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-word 13154  df-lsw 13155  df-concat 13156  df-s1 13157  df-substr 13158  df-s2 13444  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-sum 14265  df-dvds 14822  df-gcd 15055  df-prm 15224  df-phi 15309  df-usgra 25862  df-nbgra 25949  df-wlk 26036  df-wwlk 26207  df-wwlkn 26208  df-clwwlk 26279  df-clwwlkn 26280  df-vdgr 26421  df-rgra 26451  df-rusgra 26452  df-frgra 26516
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