Metamath Proof Explorer


Theorem gausslemma2dlem0i

Description: Auxiliary lemma 9 for gausslemma2d . (Contributed by AV, 14-Jul-2021)

Ref Expression
Hypotheses gausslemma2dlem0.p ⊢ φ → P ∈ ℙ ∖ 2
gausslemma2dlem0.m ⊢ M = P 4
gausslemma2dlem0.h ⊢ H = P − 1 2
gausslemma2dlem0.n ⊢ N = H − M
Assertion gausslemma2dlem0i ⊢ φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gausslemma2dlem0.p ⊢ φ → P ∈ ℙ ∖ 2
2 gausslemma2dlem0.m ⊢ M = P 4
3 gausslemma2dlem0.h ⊢ H = P − 1 2
4 gausslemma2dlem0.n ⊢ N = H − M
5 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
6 id ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℙ ∖ 2
7 6 gausslemma2dlem0a ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℕ
8 7 nnzd ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℤ
9 1 8 syl ⊢ φ → P ∈ ℤ
10 lgscl1 ⊢ 2 ∈ ℤ ∧ P ∈ ℤ → 2 / L P ∈ − 1 0 1
11 5 9 10 sylancr ⊢ φ → 2 / L P ∈ − 1 0 1
12 ovex ⊢ 2 / L P ∈ V
13 12 eltp ⊢ 2 / L P ∈ − 1 0 1 ↔ 2 / L P = − 1 ∨ 2 / L P = 0 ∨ 2 / L P = 1
14 1 2 3 4 gausslemma2dlem0h ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
15 14 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
16 m1expcl2 ⊢ N ∈ ℤ → − 1 N ∈ − 1 1
17 15 16 syl ⊢ φ → − 1 N ∈ − 1 1
18 ovex ⊢ − 1 N ∈ V
19 18 elpr ⊢ − 1 N ∈ − 1 1 ↔ − 1 N = − 1 ∨ − 1 N = 1
20 eqcom ⊢ − 1 N = − 1 ↔ − 1 = − 1 N
21 20 biimpi ⊢ − 1 N = − 1 → − 1 = − 1 N
22 21 2a1d ⊢ − 1 N = − 1 → φ → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
23 eldifi ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℙ
24 prmnn ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℕ
25 24 nnred ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℝ
26 prmgt1 ⊢ P ∈ ℙ → 1 < P
27 25 26 jca ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℝ ∧ 1 < P
28 1mod ⊢ P ∈ ℝ ∧ 1 < P → 1 mod P = 1
29 1 23 27 28 4syl ⊢ φ → 1 mod P = 1
30 29 eqeq2d ⊢ φ → -1 mod P = 1 mod P ↔ -1 mod P = 1
31 oddprmge3 ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℤ ≥ 3
32 m1modge3gt1 ⊢ P ∈ ℤ ≥ 3 → 1 < -1 mod P
33 breq2 ⊢ -1 mod P = 1 → 1 < -1 mod P ↔ 1 < 1
34 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
35 34 ltnri ⊢ ¬ 1 < 1
36 35 pm2.21i ⊢ 1 < 1 → − 1 = 1
37 33 36 biimtrdi ⊢ -1 mod P = 1 → 1 < -1 mod P → − 1 = 1
38 32 37 syl5com ⊢ P ∈ ℤ ≥ 3 → -1 mod P = 1 → − 1 = 1
39 1 31 38 3syl ⊢ φ → -1 mod P = 1 → − 1 = 1
40 30 39 sylbid ⊢ φ → -1 mod P = 1 mod P → − 1 = 1
41 oveq1 ⊢ − 1 N = 1 → − 1 N mod P = 1 mod P
42 41 eqeq2d ⊢ − 1 N = 1 → -1 mod P = − 1 N mod P ↔ -1 mod P = 1 mod P
43 eqeq2 ⊢ − 1 N = 1 → − 1 = − 1 N ↔ − 1 = 1
44 42 43 imbi12d ⊢ − 1 N = 1 → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N ↔ -1 mod P = 1 mod P → − 1 = 1
45 40 44 imbitrrid ⊢ − 1 N = 1 → φ → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
46 22 45 jaoi ⊢ − 1 N = − 1 ∨ − 1 N = 1 → φ → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
47 19 46 sylbi ⊢ − 1 N ∈ − 1 1 → φ → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
48 17 47 mpcom ⊢ φ → -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
49 oveq1 ⊢ 2 / L P = − 1 → 2 / L P mod P = -1 mod P
50 49 eqeq1d ⊢ 2 / L P = − 1 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P ↔ -1 mod P = − 1 N mod P
51 eqeq1 ⊢ 2 / L P = − 1 → 2 / L P = − 1 N ↔ − 1 = − 1 N
52 50 51 imbi12d ⊢ 2 / L P = − 1 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N ↔ -1 mod P = − 1 N mod P → − 1 = − 1 N
53 48 52 imbitrrid ⊢ 2 / L P = − 1 → φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N
54 1 gausslemma2dlem0a ⊢ φ → P ∈ ℕ
55 54 nnrpd ⊢ φ → P ∈ ℝ +
56 0mod ⊢ P ∈ ℝ + → 0 mod P = 0
57 55 56 syl ⊢ φ → 0 mod P = 0
58 57 eqeq1d ⊢ φ → 0 mod P = − 1 N mod P ↔ 0 = − 1 N mod P
59 oveq1 ⊢ − 1 N = − 1 → − 1 N mod P = -1 mod P
60 59 eqeq2d ⊢ − 1 N = − 1 → 0 = − 1 N mod P ↔ 0 = -1 mod P
61 60 adantr ⊢ − 1 N = − 1 ∧ φ → 0 = − 1 N mod P ↔ 0 = -1 mod P
62 negmod0 ⊢ 1 ∈ ℝ ∧ P ∈ ℝ + → 1 mod P = 0 ↔ -1 mod P = 0
63 eqcom ⊢ -1 mod P = 0 ↔ 0 = -1 mod P
64 62 63 bitrdi ⊢ 1 ∈ ℝ ∧ P ∈ ℝ + → 1 mod P = 0 ↔ 0 = -1 mod P
65 34 55 64 sylancr ⊢ φ → 1 mod P = 0 ↔ 0 = -1 mod P
66 29 eqeq1d ⊢ φ → 1 mod P = 0 ↔ 1 = 0
67 ax-1ne0 ⊢ 1 ≠ 0
68 eqneqall ⊢ 1 = 0 → 1 ≠ 0 → 0 = − 1 N
69 67 68 mpi ⊢ 1 = 0 → 0 = − 1 N
70 66 69 biimtrdi ⊢ φ → 1 mod P = 0 → 0 = − 1 N
71 65 70 sylbird ⊢ φ → 0 = -1 mod P → 0 = − 1 N
72 71 adantl ⊢ − 1 N = − 1 ∧ φ → 0 = -1 mod P → 0 = − 1 N
73 61 72 sylbid ⊢ − 1 N = − 1 ∧ φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
74 73 ex ⊢ − 1 N = − 1 → φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
75 41 eqeq2d ⊢ − 1 N = 1 → 0 = − 1 N mod P ↔ 0 = 1 mod P
76 75 adantr ⊢ − 1 N = 1 ∧ φ → 0 = − 1 N mod P ↔ 0 = 1 mod P
77 eqcom ⊢ 0 = 1 mod P ↔ 1 mod P = 0
78 77 66 bitrid ⊢ φ → 0 = 1 mod P ↔ 1 = 0
79 78 69 biimtrdi ⊢ φ → 0 = 1 mod P → 0 = − 1 N
80 79 adantl ⊢ − 1 N = 1 ∧ φ → 0 = 1 mod P → 0 = − 1 N
81 76 80 sylbid ⊢ − 1 N = 1 ∧ φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
82 81 ex ⊢ − 1 N = 1 → φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
83 74 82 jaoi ⊢ − 1 N = − 1 ∨ − 1 N = 1 → φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
84 19 83 sylbi ⊢ − 1 N ∈ − 1 1 → φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
85 17 84 mpcom ⊢ φ → 0 = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
86 58 85 sylbid ⊢ φ → 0 mod P = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
87 oveq1 ⊢ 2 / L P = 0 → 2 / L P mod P = 0 mod P
88 87 eqeq1d ⊢ 2 / L P = 0 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P ↔ 0 mod P = − 1 N mod P
89 eqeq1 ⊢ 2 / L P = 0 → 2 / L P = − 1 N ↔ 0 = − 1 N
90 88 89 imbi12d ⊢ 2 / L P = 0 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N ↔ 0 mod P = − 1 N mod P → 0 = − 1 N
91 86 90 imbitrrid ⊢ 2 / L P = 0 → φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N
92 29 eqeq1d ⊢ φ → 1 mod P = − 1 N mod P ↔ 1 = − 1 N mod P
93 eqcom ⊢ 1 = -1 mod P ↔ -1 mod P = 1
94 eqcom ⊢ 1 = − 1 ↔ − 1 = 1
95 39 93 94 3imtr4g ⊢ φ → 1 = -1 mod P → 1 = − 1
96 59 eqeq2d ⊢ − 1 N = − 1 → 1 = − 1 N mod P ↔ 1 = -1 mod P
97 eqeq2 ⊢ − 1 N = − 1 → 1 = − 1 N ↔ 1 = − 1
98 96 97 imbi12d ⊢ − 1 N = − 1 → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N ↔ 1 = -1 mod P → 1 = − 1
99 95 98 imbitrrid ⊢ − 1 N = − 1 → φ → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
100 eqcom ⊢ − 1 N = 1 ↔ 1 = − 1 N
101 100 biimpi ⊢ − 1 N = 1 → 1 = − 1 N
102 101 2a1d ⊢ − 1 N = 1 → φ → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
103 99 102 jaoi ⊢ − 1 N = − 1 ∨ − 1 N = 1 → φ → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
104 19 103 sylbi ⊢ − 1 N ∈ − 1 1 → φ → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
105 17 104 mpcom ⊢ φ → 1 = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
106 92 105 sylbid ⊢ φ → 1 mod P = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
107 oveq1 ⊢ 2 / L P = 1 → 2 / L P mod P = 1 mod P
108 107 eqeq1d ⊢ 2 / L P = 1 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P ↔ 1 mod P = − 1 N mod P
109 eqeq1 ⊢ 2 / L P = 1 → 2 / L P = − 1 N ↔ 1 = − 1 N
110 108 109 imbi12d ⊢ 2 / L P = 1 → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N ↔ 1 mod P = − 1 N mod P → 1 = − 1 N
111 106 110 imbitrrid ⊢ 2 / L P = 1 → φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N
112 53 91 111 3jaoi ⊢ 2 / L P = − 1 ∨ 2 / L P = 0 ∨ 2 / L P = 1 → φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N
113 13 112 sylbi ⊢ 2 / L P ∈ − 1 0 1 → φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N
114 11 113 mpcom ⊢ φ → 2 / L P mod P = − 1 N mod P → 2 / L P = − 1 N