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Theorem modmkpkne

Description: If an integer minus a constant equals another integer plus the constant modulo N , then the first integer plus the constant equals the second integer minus the constant modulo N iff the fourfold of the constant is a multiple of N . (Contributed by AV, 15-Nov-2025)

Ref Expression
Assertion modmkpkne ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − K mod N = X + K mod N → Y + K mod N = X − K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 zsubcl ⊢ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − K ∈ ℤ
2 1 3adant1 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − K ∈ ℤ
3 zaddcl ⊢ X ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X + K ∈ ℤ
4 3 3adant2 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X + K ∈ ℤ
5 simpl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → N ∈ ℕ
6 difmod0 ⊢ Y − K ∈ ℤ ∧ X + K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℕ → Y - K - X + K mod N = 0 ↔ Y − K mod N = X + K mod N
7 2 4 5 6 syl2an23an ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K mod N = 0 ↔ Y − K mod N = X + K mod N
8 zcn ⊢ Y ∈ ℤ → Y ∈ ℂ
9 8 3ad2ant2 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y ∈ ℂ
10 zcn ⊢ K ∈ ℤ → K ∈ ℂ
11 10 3ad2ant3 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K ∈ ℂ
12 zcn ⊢ X ∈ ℤ → X ∈ ℂ
13 12 3ad2ant1 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X ∈ ℂ
14 9 11 13 11 subsubadd23 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K = Y - X - K + K
15 10 2timesd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K = K + K
16 15 eqcomd ⊢ K ∈ ℤ → K + K = 2 ⁢ K
17 16 3ad2ant3 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K + K = 2 ⁢ K
18 17 oveq2d ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - X - K + K = Y - X - 2 ⁢ K
19 14 18 eqtrd ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K = Y - X - 2 ⁢ K
20 19 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K = Y - X - 2 ⁢ K
21 20 oveq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K mod N = Y - X - 2 ⁢ K mod N
22 21 eqeq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K mod N = 0 ↔ Y - X - 2 ⁢ K mod N = 0
23 zsubcl ⊢ Y ∈ ℤ ∧ X ∈ ℤ → Y − X ∈ ℤ
24 23 ancoms ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ → Y − X ∈ ℤ
25 24 3adant3 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − X ∈ ℤ
26 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
27 26 a1i ⊢ K ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ
28 id ⊢ K ∈ ℤ → K ∈ ℤ
29 27 28 zmulcld ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K ∈ ℤ
30 29 3ad2ant3 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K ∈ ℤ
31 difmod0 ⊢ Y − X ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℕ → Y - X - 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N
32 25 30 5 31 syl2an23an ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - X - 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N
33 22 32 bitrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N
34 9 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y ∈ ℂ
35 11 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K ∈ ℂ
36 13 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X ∈ ℂ
37 34 35 36 35 addsubsub23 ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K = Y − X + K + K
38 17 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K + K = 2 ⁢ K
39 38 oveq2d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − X + K + K = Y - X + 2 ⁢ K
40 37 39 eqtrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K = Y - X + 2 ⁢ K
41 40 oveq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K mod N = Y - X + 2 ⁢ K mod N
42 41 eqeq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y - X + 2 ⁢ K mod N = 0
43 summodnegmod ⊢ Y − X ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℕ → Y - X + 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N
44 25 30 5 43 syl2an23an ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - X + 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N
45 42 44 bitrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N
46 45 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N
47 zaddcl ⊢ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K ∈ ℤ
48 47 3adant1 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K ∈ ℤ
49 zsubcl ⊢ X ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X − K ∈ ℤ
50 49 3adant2 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → X − K ∈ ℤ
51 difmod0 ⊢ Y + K ∈ ℤ ∧ X − K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℕ → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y + K mod N = X − K mod N
52 48 50 5 51 syl2an23an ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y + K mod N = X − K mod N
53 52 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y + K - X − K mod N = 0 ↔ Y + K mod N = X − K mod N
54 eqeq1 ⊢ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N ↔ 2 ⁢ K mod N = − 2 ⁢ K mod N
55 2t2e4 ⊢ 2 ⋅ 2 = 4
56 55 eqcomi ⊢ 4 = 2 ⋅ 2
57 56 oveq1i ⊢ 4 ⁢ K = 2 ⋅ 2 ⁢ K
58 2cnd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ
59 58 58 10 mulassd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⋅ 2 ⁢ K = 2 ⁢ 2 ⁢ K
60 29 zcnd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K ∈ ℂ
61 60 2timesd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⁢ 2 ⁢ K = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K
62 59 61 eqtrd ⊢ K ∈ ℤ → 2 ⋅ 2 ⁢ K = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K
63 57 62 eqtrid ⊢ K ∈ ℤ → 4 ⁢ K = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K
64 63 3ad2ant3 ⊢ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 4 ⁢ K = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K
65 64 adantl ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 4 ⁢ K = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K
66 65 oveq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 4 ⁢ K mod N = 2 ⁢ K + 2 ⁢ K mod N
67 66 eqeq1d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 4 ⁢ K mod N = 0 ↔ 2 ⁢ K + 2 ⁢ K mod N = 0
68 summodnegmod ⊢ 2 ⁢ K ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℕ → 2 ⁢ K + 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ 2 ⁢ K mod N = − 2 ⁢ K mod N
69 30 30 5 68 syl2an23an ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K + 2 ⁢ K mod N = 0 ↔ 2 ⁢ K mod N = − 2 ⁢ K mod N
70 67 69 bitr2d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → 2 ⁢ K mod N = − 2 ⁢ K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0
71 54 70 sylan9bbr ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y − X mod N = − 2 ⁢ K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0
72 46 53 71 3bitr3d ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y + K mod N = X − K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0
73 72 ex ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − X mod N = 2 ⁢ K mod N → Y + K mod N = X − K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0
74 33 73 sylbid ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y - K - X + K mod N = 0 → Y + K mod N = X − K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0
75 7 74 sylbird ⊢ N ∈ ℕ ∧ X ∈ ℤ ∧ Y ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → Y − K mod N = X + K mod N → Y + K mod N = X − K mod N ↔ 4 ⁢ K mod N = 0