Metamath Proof Explorer


Theorem lgslem4

Description: Lemma for lgsfcl2 . (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015) (Proof shortened by AV, 19-Mar-2022)

Ref Expression
Hypothesis lgslem2.z ⊢ Z = x ∈ ℤ | x ≤ 1
Assertion lgslem4 ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lgslem2.z ⊢ Z = x ∈ ℤ | x ≤ 1
2 eldifi ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℙ
3 2 adantl ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∈ ℙ
4 simpl ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → A ∈ ℤ
5 oddprm ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P − 1 2 ∈ ℕ
6 5 adantl ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → P − 1 2 ∈ ℕ
7 prmdvdsexp ⊢ P ∈ ℙ ∧ A ∈ ℤ ∧ P − 1 2 ∈ ℕ → P ∥ A P − 1 2 ↔ P ∥ A
8 3 4 6 7 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → P ∥ A P − 1 2 ↔ P ∥ A
9 8 biimpar ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ P ∥ A → P ∥ A P − 1 2
10 prmgt1 ⊢ P ∈ ℙ → 1 < P
11 2 10 syl ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → 1 < P
12 11 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ P ∥ A → 1 < P
13 p1modz1 ⊢ P ∥ A P − 1 2 ∧ 1 < P → A P − 1 2 + 1 mod P = 1
14 9 12 13 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P = 1
15 14 oveq1d ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 = 1 − 1
16 1m1e0 ⊢ 1 − 1 = 0
17 1 lgslem2 ⊢ − 1 ∈ Z ∧ 0 ∈ Z ∧ 1 ∈ Z
18 17 simp2i ⊢ 0 ∈ Z
19 16 18 eqeltri ⊢ 1 − 1 ∈ Z
20 15 19 eqeltrdi ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
21 lgslem1 ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ ¬ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P ∈ 0 2
22 elpri ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P ∈ 0 2 → A P − 1 2 + 1 mod P = 0 ∨ A P − 1 2 + 1 mod P = 2
23 oveq1 ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P = 0 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 = 0 − 1
24 df-neg ⊢ − 1 = 0 − 1
25 17 simp1i ⊢ − 1 ∈ Z
26 24 25 eqeltrri ⊢ 0 − 1 ∈ Z
27 23 26 eqeltrdi ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P = 0 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
28 oveq1 ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P = 2 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 = 2 − 1
29 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
30 17 simp3i ⊢ 1 ∈ Z
31 29 30 eqeltri ⊢ 2 − 1 ∈ Z
32 28 31 eqeltrdi ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P = 2 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
33 27 32 jaoi ⊢ A P − 1 2 + 1 mod P = 0 ∨ A P − 1 2 + 1 mod P = 2 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
34 21 22 33 3syl ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ ¬ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
35 34 3expa ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 ∧ ¬ P ∥ A → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z
36 20 35 pm2.61dan ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → A P − 1 2 + 1 mod P − 1 ∈ Z