Metamath Proof Explorer


Theorem m1expo

Description: Exponentiation of -1 by an odd power. (Contributed by AV, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Assertion m1expo ( ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ ) โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = - 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 odd2np1 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โ†’ ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ ) )
2 oveq2 โŠข ( ๐‘ = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = ( - 1 โ†‘ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
3 2 eqcoms โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = ( - 1 โ†‘ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
4 neg1cn โŠข - 1 โˆˆ โ„‚
5 4 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ - 1 โˆˆ โ„‚ )
6 neg1ne0 โŠข - 1 โ‰  0
7 6 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ - 1 โ‰  0 )
8 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
9 8 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ 2 โˆˆ โ„ค )
10 id โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
11 9 10 zmulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„ค )
12 5 7 11 expp1zd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( - 1 โ†‘ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = ( ( - 1 โ†‘ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท - 1 ) )
13 m1expeven โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( - 1 โ†‘ ( 2 ยท ๐‘› ) ) = 1 )
14 13 oveq1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( - 1 โ†‘ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท - 1 ) = ( 1 ยท - 1 ) )
15 4 mulid2i โŠข ( 1 ยท - 1 ) = - 1
16 14 15 eqtrdi โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( - 1 โ†‘ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท - 1 ) = - 1 )
17 12 16 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( - 1 โ†‘ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = - 1 )
18 17 adantl โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( - 1 โ†‘ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = - 1 )
19 3 18 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ ) โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = - 1 )
20 19 rexlimdva2 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = - 1 ) )
21 1 20 sylbid โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โ†’ ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = - 1 ) )
22 21 imp โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ ) โ†’ ( - 1 โ†‘ ๐‘ ) = - 1 )