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Theorem modm1p1ne

Description: If an integer minus one equals another integer plus one modulo an integer greater than 4, then the first integer plus one is not equal to the second integer minus one modulo the same modulus. (Contributed by AV, 15-Nov-2025)

Ref Expression
Hypothesis modm1nep1.i ⊢ 𝐼 = ( 0 ..^ 𝑁 )
Assertion modm1p1ne ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → ( ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) → ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) ≠ ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 modm1nep1.i ⊢ 𝐼 = ( 0 ..^ 𝑁 )
2 eluz2 ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ↔ ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) )
3 4nn0 ⊢ 4 ∈ ℕ0
4 3 a1i ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 4 ∈ ℕ0 )
5 simp2 ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 𝑁 ∈ ℤ )
6 0red ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 0 ∈ ℝ )
7 5re ⊢ 5 ∈ ℝ
8 7 a1i ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 5 ∈ ℝ )
9 zre ⊢ ( 𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ )
10 9 3ad2ant2 ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 𝑁 ∈ ℝ )
11 5pos ⊢ 0 < 5
12 11 a1i ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 0 < 5 )
13 simp3 ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 5 ≤ 𝑁 )
14 6 8 10 12 13 ltletrd ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 0 < 𝑁 )
15 elnnz ⊢ ( 𝑁 ∈ ℕ ↔ ( 𝑁 ∈ ℤ ∧ 0 < 𝑁 ) )
16 5 14 15 sylanbrc ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
17 4re ⊢ 4 ∈ ℝ
18 17 a1i ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 4 ∈ ℝ )
19 4lt5 ⊢ 4 < 5
20 19 a1i ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 4 < 5 )
21 18 8 10 20 13 ltletrd ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 4 < 𝑁 )
22 elfzo0 ⊢ ( 4 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ↔ ( 4 ∈ ℕ0 ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 4 < 𝑁 ) )
23 4 16 21 22 syl3anbrc ⊢ ( ( 5 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 5 ≤ 𝑁 ) → 4 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
24 2 23 sylbi ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → 4 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
25 zmodidfzoimp ⊢ ( 4 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) → ( 4 mod 𝑁 ) = 4 )
26 24 25 syl ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → ( 4 mod 𝑁 ) = 4 )
27 4ne0 ⊢ 4 ≠ 0
28 27 a1i ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → 4 ≠ 0 )
29 26 28 eqnetrd ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → ( 4 mod 𝑁 ) ≠ 0 )
30 df-ne ⊢ ( ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) ≠ 0 ↔ ¬ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 )
31 4cn ⊢ 4 ∈ ℂ
32 31 mulridi ⊢ ( 4 · 1 ) = 4
33 32 oveq1i ⊢ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = ( 4 mod 𝑁 )
34 33 neeq1i ⊢ ( ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) ≠ 0 ↔ ( 4 mod 𝑁 ) ≠ 0 )
35 30 34 bitr3i ⊢ ( ¬ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 ↔ ( 4 mod 𝑁 ) ≠ 0 )
36 29 35 sylibr ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → ¬ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 )
37 36 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → ¬ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 )
38 37 adantr ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) ∧ ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) ) → ¬ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 )
39 uzuzle35 ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 3 ) )
40 eluz3nn ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 3 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
41 39 40 syl ⊢ ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
42 41 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
43 elfzoelz ⊢ ( 𝑋 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) → 𝑋 ∈ ℤ )
44 43 1 eleq2s ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝐼 → 𝑋 ∈ ℤ )
45 44 3ad2ant2 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → 𝑋 ∈ ℤ )
46 elfzoelz ⊢ ( 𝑌 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) → 𝑌 ∈ ℤ )
47 46 1 eleq2s ⊢ ( 𝑌 ∈ 𝐼 → 𝑌 ∈ ℤ )
48 47 3ad2ant3 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → 𝑌 ∈ ℤ )
49 1zzd ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → 1 ∈ ℤ )
50 modmkpkne ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝑋 ∈ ℤ ∧ 𝑌 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ ) ) → ( ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) → ( ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) ↔ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 ) ) )
51 42 45 48 49 50 syl13anc ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → ( ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) → ( ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) ↔ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 ) ) )
52 51 imp ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) ∧ ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) ) → ( ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) ↔ ( ( 4 · 1 ) mod 𝑁 ) = 0 ) )
53 38 52 mtbird ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) ∧ ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) ) → ¬ ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) )
54 53 neqned ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) ∧ ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) ) → ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) ≠ ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) )
55 54 ex ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ≥ ‘ 5 ) ∧ 𝑋 ∈ 𝐼 ∧ 𝑌 ∈ 𝐼 ) → ( ( ( 𝑌 − 1 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑋 + 1 ) mod 𝑁 ) → ( ( 𝑌 + 1 ) mod 𝑁 ) ≠ ( ( 𝑋 − 1 ) mod 𝑁 ) ) )