Metamath Proof Explorer


Theorem lgsqrlem3

Description: Lemma for lgsqr . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses lgsqr.y ⊢ Y = ℤ/Pℤ
lgsqr.s ⊢ S = Poly 1 ⁡ Y
lgsqr.b ⊢ B = Base S
lgsqr.d ⊢ D = deg 1 ⁡ Y
lgsqr.o ⊢ O = eval 1 ⁡ Y
lgsqr.e ⊢ × ˙ = ⋅ mulGrp S
lgsqr.x ⊢ X = var 1 ⁡ Y
lgsqr.m ⊢ - ˙ = - S
lgsqr.u ⊢ 1 ˙ = 1 S
lgsqr.t ⊢ T = P − 1 2 × ˙ X - ˙ 1 ˙
lgsqr.l ⊢ L = ℤRHom ⁡ Y
lgsqr.1 ⊢ φ → P ∈ ℙ ∖ 2
lgsqr.g ⊢ G = y ∈ 1 … P − 1 2 ⟼ L ⁡ y 2
lgsqr.3 ⊢ φ → A ∈ ℤ
lgsqr.4 ⊢ φ → A / L P = 1
Assertion lgsqrlem3 ⊢ φ → L ⁡ A ∈ O ⁡ T -1 0 Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lgsqr.y ⊢ Y = ℤ/Pℤ
2 lgsqr.s ⊢ S = Poly 1 ⁡ Y
3 lgsqr.b ⊢ B = Base S
4 lgsqr.d ⊢ D = deg 1 ⁡ Y
5 lgsqr.o ⊢ O = eval 1 ⁡ Y
6 lgsqr.e ⊢ × ˙ = ⋅ mulGrp S
7 lgsqr.x ⊢ X = var 1 ⁡ Y
8 lgsqr.m ⊢ - ˙ = - S
9 lgsqr.u ⊢ 1 ˙ = 1 S
10 lgsqr.t ⊢ T = P − 1 2 × ˙ X - ˙ 1 ˙
11 lgsqr.l ⊢ L = ℤRHom ⁡ Y
12 lgsqr.1 ⊢ φ → P ∈ ℙ ∖ 2
13 lgsqr.g ⊢ G = y ∈ 1 … P − 1 2 ⟼ L ⁡ y 2
14 lgsqr.3 ⊢ φ → A ∈ ℤ
15 lgsqr.4 ⊢ φ → A / L P = 1
16 12 eldifad ⊢ φ → P ∈ ℙ
17 1 znfld ⊢ P ∈ ℙ → Y ∈ Field
18 16 17 syl ⊢ φ → Y ∈ Field
19 fldidom ⊢ Y ∈ Field → Y ∈ IDomn
20 18 19 syl ⊢ φ → Y ∈ IDomn
21 isidom ⊢ Y ∈ IDomn ↔ Y ∈ CRing ∧ Y ∈ Domn
22 21 simplbi ⊢ Y ∈ IDomn → Y ∈ CRing
23 20 22 syl ⊢ φ → Y ∈ CRing
24 crngring ⊢ Y ∈ CRing → Y ∈ Ring
25 23 24 syl ⊢ φ → Y ∈ Ring
26 11 zrhrhm ⊢ Y ∈ Ring → L ∈ ℤ ring RingHom Y
27 25 26 syl ⊢ φ → L ∈ ℤ ring RingHom Y
28 zringbas ⊢ ℤ = Base ℤ ring
29 eqid ⊢ Base Y = Base Y
30 28 29 rhmf ⊢ L ∈ ℤ ring RingHom Y → L : ℤ ⟶ Base Y
31 27 30 syl ⊢ φ → L : ℤ ⟶ Base Y
32 31 14 ffvelcdmd ⊢ φ → L ⁡ A ∈ Base Y
33 lgsvalmod ⊢ A ∈ ℤ ∧ P ∈ ℙ ∖ 2 → A / L P mod P = A P − 1 2 mod P
34 14 12 33 syl2anc ⊢ φ → A / L P mod P = A P − 1 2 mod P
35 15 oveq1d ⊢ φ → A / L P mod P = 1 mod P
36 34 35 eqtr3d ⊢ φ → A P − 1 2 mod P = 1 mod P
37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 36 lgsqrlem1 ⊢ φ → O ⁡ T ⁡ L ⁡ A = 0 Y
38 eqid ⊢ Y ↑ 𝑠 Base Y = Y ↑ 𝑠 Base Y
39 eqid ⊢ Base Y ↑ 𝑠 Base Y = Base Y ↑ 𝑠 Base Y
40 fvexd ⊢ φ → Base Y ∈ V
41 5 2 38 29 evl1rhm ⊢ Y ∈ CRing → O ∈ S RingHom Y ↑ 𝑠 Base Y
42 23 41 syl ⊢ φ → O ∈ S RingHom Y ↑ 𝑠 Base Y
43 3 39 rhmf ⊢ O ∈ S RingHom Y ↑ 𝑠 Base Y → O : B ⟶ Base Y ↑ 𝑠 Base Y
44 42 43 syl ⊢ φ → O : B ⟶ Base Y ↑ 𝑠 Base Y
45 2 ply1ring ⊢ Y ∈ Ring → S ∈ Ring
46 25 45 syl ⊢ φ → S ∈ Ring
47 ringgrp ⊢ S ∈ Ring → S ∈ Grp
48 46 47 syl ⊢ φ → S ∈ Grp
49 eqid ⊢ mulGrp S = mulGrp S
50 49 3 mgpbas ⊢ B = Base mulGrp S
51 49 ringmgp ⊢ S ∈ Ring → mulGrp S ∈ Mnd
52 46 51 syl ⊢ φ → mulGrp S ∈ Mnd
53 oddprm ⊢ P ∈ ℙ ∖ 2 → P − 1 2 ∈ ℕ
54 12 53 syl ⊢ φ → P − 1 2 ∈ ℕ
55 54 nnnn0d ⊢ φ → P − 1 2 ∈ ℕ 0
56 7 2 3 vr1cl ⊢ Y ∈ Ring → X ∈ B
57 25 56 syl ⊢ φ → X ∈ B
58 50 6 52 55 57 mulgnn0cld ⊢ φ → P − 1 2 × ˙ X ∈ B
59 3 9 ringidcl ⊢ S ∈ Ring → 1 ˙ ∈ B
60 46 59 syl ⊢ φ → 1 ˙ ∈ B
61 3 8 grpsubcl ⊢ S ∈ Grp ∧ P − 1 2 × ˙ X ∈ B ∧ 1 ˙ ∈ B → P − 1 2 × ˙ X - ˙ 1 ˙ ∈ B
62 48 58 60 61 syl3anc ⊢ φ → P − 1 2 × ˙ X - ˙ 1 ˙ ∈ B
63 10 62 eqeltrid ⊢ φ → T ∈ B
64 44 63 ffvelcdmd ⊢ φ → O ⁡ T ∈ Base Y ↑ 𝑠 Base Y
65 38 29 39 18 40 64 pwselbas ⊢ φ → O ⁡ T : Base Y ⟶ Base Y
66 65 ffnd ⊢ φ → O ⁡ T Fn Base Y
67 fniniseg ⊢ O ⁡ T Fn Base Y → L ⁡ A ∈ O ⁡ T -1 0 Y ↔ L ⁡ A ∈ Base Y ∧ O ⁡ T ⁡ L ⁡ A = 0 Y
68 66 67 syl ⊢ φ → L ⁡ A ∈ O ⁡ T -1 0 Y ↔ L ⁡ A ∈ Base Y ∧ O ⁡ T ⁡ L ⁡ A = 0 Y
69 32 37 68 mpbir2and ⊢ φ → L ⁡ A ∈ O ⁡ T -1 0 Y