| Step | Hyp | Ref | Expression | 
						
							| 1 |  | simpl | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  𝑃  ∈  ℙ ) | 
						
							| 2 |  | elfzoelz | ⊢ ( 𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 )  →  𝑁  ∈  ℤ ) | 
						
							| 3 | 2 | adantl | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  𝑁  ∈  ℤ ) | 
						
							| 4 |  | prmnn | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  𝑃  ∈  ℕ ) | 
						
							| 5 |  | prmz | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  𝑃  ∈  ℤ ) | 
						
							| 6 |  | fzoval | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℤ  →  ( 1 ..^ 𝑃 )  =  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 7 | 5 6 | syl | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  ( 1 ..^ 𝑃 )  =  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 8 | 7 | eleq2d | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  ( 𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 )  ↔  𝑁  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) ) | 
						
							| 9 | 8 | biimpa | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  𝑁  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 10 |  | fzm1ndvds | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℕ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) )  →  ¬  𝑃  ∥  𝑁 ) | 
						
							| 11 | 4 9 10 | syl2an2r | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  ¬  𝑃  ∥  𝑁 ) | 
						
							| 12 |  | eqid | ⊢ ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) | 
						
							| 13 | 12 | modprminv | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1 ) ) | 
						
							| 14 | 13 | simpld | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 15 | 13 | simprd | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1 ) | 
						
							| 16 |  | 1eluzge0 | ⊢ 1  ∈  ( ℤ≥ ‘ 0 ) | 
						
							| 17 |  | fzss1 | ⊢ ( 1  ∈  ( ℤ≥ ‘ 0 )  →  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ⊆  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 18 | 16 17 | mp1i | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ⊆  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) | 
						
							| 19 | 18 | sseld | ⊢ ( 𝑃  ∈  ℙ  →  ( 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  →  𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) ) | 
						
							| 20 | 19 | 3ad2ant1 | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  →  𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) ) | 
						
							| 21 | 20 | imdistani | ⊢ ( ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) )  →  ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ) ) | 
						
							| 22 | 12 | modprminveq | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( ( 𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1 )  ↔  𝑠  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) ) ) | 
						
							| 23 | 22 | biimpa | ⊢ ( ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  ( 𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1 ) )  →  𝑠  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) ) | 
						
							| 24 | 23 | eqcomd | ⊢ ( ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  ( 𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1 ) )  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) | 
						
							| 25 | 24 | expr | ⊢ ( ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  𝑠  ∈  ( 0 ... ( 𝑃  −  1 ) ) )  →  ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) | 
						
							| 26 | 21 25 | syl | ⊢ ( ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  ∧  𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) )  →  ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) | 
						
							| 27 | 26 | ralrimiva | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) | 
						
							| 28 | 14 15 27 | jca32 | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ℤ  ∧  ¬  𝑃  ∥  𝑁 )  →  ( ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) ) ) | 
						
							| 29 | 1 3 11 28 | syl3anc | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  ( ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) ) ) | 
						
							| 30 |  | oveq2 | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( 𝑁  ·  𝑖 )  =  ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) ) ) | 
						
							| 31 | 30 | oveq1d | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 ) ) | 
						
							| 32 | 31 | eqeq1d | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ↔  ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1 ) ) | 
						
							| 33 |  | eqeq1 | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( 𝑖  =  𝑠  ↔  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) | 
						
							| 34 | 33 | imbi2d | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 )  ↔  ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) ) | 
						
							| 35 | 34 | ralbidv | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 )  ↔  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) ) | 
						
							| 36 | 32 35 | anbi12d | ⊢ ( 𝑖  =  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  →  ( ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 ) )  ↔  ( ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) ) ) | 
						
							| 37 | 36 | rspcev | ⊢ ( ( ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) )  ∧  ( ( ( 𝑁  ·  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 ) )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  ( ( 𝑁 ↑ ( 𝑃  −  2 ) )  mod  𝑃 )  =  𝑠 ) ) )  →  ∃ 𝑖  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 ) ) ) | 
						
							| 38 | 29 37 | syl | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  ∃ 𝑖  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 ) ) ) | 
						
							| 39 |  | oveq2 | ⊢ ( 𝑖  =  𝑠  →  ( 𝑁  ·  𝑖 )  =  ( 𝑁  ·  𝑠 ) ) | 
						
							| 40 | 39 | oveq1d | ⊢ ( 𝑖  =  𝑠  →  ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 ) ) | 
						
							| 41 | 40 | eqeq1d | ⊢ ( 𝑖  =  𝑠  →  ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ↔  ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1 ) ) | 
						
							| 42 | 41 | reu8 | ⊢ ( ∃! 𝑖  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ↔  ∃ 𝑖  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1  ∧  ∀ 𝑠  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( ( 𝑁  ·  𝑠 )  mod  𝑃 )  =  1  →  𝑖  =  𝑠 ) ) ) | 
						
							| 43 | 38 42 | sylibr | ⊢ ( ( 𝑃  ∈  ℙ  ∧  𝑁  ∈  ( 1 ..^ 𝑃 ) )  →  ∃! 𝑖  ∈  ( 1 ... ( 𝑃  −  1 ) ) ( ( 𝑁  ·  𝑖 )  mod  𝑃 )  =  1 ) |