MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  modaddmodup Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem modaddmodup 12773
Description: The sum of an integer modulo a positive integer and another integer minus the positive integer equals the sum of the two integers modulo the positive integer if the other integer is in the upper part of the range between 0 and the positive integer. (Contributed by AV, 30-Oct-2018.)
Assertion
Ref Expression
modaddmodup ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀)))

Proof of Theorem modaddmodup
StepHypRef Expression
1 elfzoelz 12509 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → 𝐵 ∈ ℤ)
21zred 11520 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → 𝐵 ∈ ℝ)
32adantr 480 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
4 zmodcl 12730 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℕ0)
54nn0red 11390 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
65adantl 481 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
73, 6readdcld 10107 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ)
87ancoms 468 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ)
9 nnrp 11880 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ+)
109ad2antlr 763 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝑀 ∈ ℝ+)
11 elfzo2 12512 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) ↔ (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀))
12 eluz2 11731 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ↔ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵))
13 nnre 11065 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
1413adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
1514adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝑀 ∈ ℝ)
165adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ)
17 zre 11419 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ ℤ → 𝐵 ∈ ℝ)
1817adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
1915, 16, 18lesubaddd 10662 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2019biimpd 219 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2120impancom 455 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
22213adant1 1099 . . . . . . . 8 (((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝑀 − (𝐴 mod 𝑀)) ≤ 𝐵) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2312, 22sylbi 207 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
24233ad2ant1 1102 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2511, 24sylbi 207 . . . . 5 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀))))
2625impcom 445 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)))
27 eluzelz 11735 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → 𝐵 ∈ ℤ)
2817, 5anim12i 589 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ))
2913, 13jca 553 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3029adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3130adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ))
3228, 31jca 553 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) → ((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)))
3332adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)))
34 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → 𝐵 < 𝑀)
35 zre 11419 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
36 modlt 12719 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) → (𝐴 mod 𝑀) < 𝑀)
3735, 9, 36syl2an 493 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) < 𝑀)
385, 14, 37ltled 10223 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀)
3938ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀)
4034, 39jca 553 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 < 𝑀 ∧ (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀))
41 ltleadd 10549 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ (𝐴 mod 𝑀) ∈ ℝ) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ)) → ((𝐵 < 𝑀 ∧ (𝐴 mod 𝑀) ≤ 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (𝑀 + 𝑀)))
4233, 40, 41sylc 65 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (𝑀 + 𝑀))
43 nncn 11066 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
44432timesd 11313 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4544adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4645ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (2 · 𝑀) = (𝑀 + 𝑀))
4742, 46breqtrrd 4713 . . . . . . . . . . 11 (((𝐵 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ)) ∧ 𝐵 < 𝑀) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))
4847exp31 629 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ ℤ → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 < 𝑀 → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
4948com23 86 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵 < 𝑀 → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
5027, 49syl 17 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) → (𝐵 < 𝑀 → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))))
5150imp 444 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
52513adant2 1100 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ (ℤ‘(𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐵 < 𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
5311, 52sylbi 207 . . . . 5 (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀)))
5453impcom 445 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))
55 2submod 12771 . . . . 5 ((((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) ∧ (𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∧ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀))
5655eqcomd 2657 . . . 4 ((((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) ∧ (𝑀 ≤ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) ∧ (𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) < (2 · 𝑀))) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀))
578, 10, 26, 54, 56syl22anc 1367 . . 3 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀))
5835adantr 480 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
5958adantr 480 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝐴 ∈ ℝ)
602adantl 481 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → 𝐵 ∈ ℝ)
61 modadd2mod 12760 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ+) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6259, 60, 10, 61syl3anc 1366 . . 3 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) mod 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6357, 62eqtrd 2685 . 2 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀)) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀))
6463ex 449 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵 ∈ ((𝑀 − (𝐴 mod 𝑀))..^𝑀) → ((𝐵 + (𝐴 mod 𝑀)) − 𝑀) = ((𝐵 + 𝐴) mod 𝑀)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030   class class class wbr 4685  cfv 5926  (class class class)co 6690  cr 9973   + caddc 9977   · cmul 9979   < clt 10112  cle 10113  cmin 10304  cn 11058  2c2 11108  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  ..^cfzo 12504   mod cmo 12708
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-mod 12709
This theorem is referenced by:  cshwidxmod  13595
  Copyright terms: Public domain W3C validator