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 ) |