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Theorem logbgcd1irr 16075
Description: The logarithm of an integer greater than 1 to an integer base greater than 1 is not rational if the argument and the base are relatively prime. For example,  ( 2 logb  9 )  e.  ( RR  \  QQ ). (Contributed by AV, 29-Dec-2022.)
Assertion
Ref Expression
logbgcd1irr  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  ( B logb  X )  e.  ( RR  \  QQ ) )

Proof of Theorem logbgcd1irr
Dummy variables  m  n are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eluz2nn 9968 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  NN )
21nnrpd 10097 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR+ )
323ad2ant2 1050 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B  e.  RR+ )
4 1red 8341 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  e.  RR )
5 eluzelre 9934 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR )
6 eluz2gt1 10004 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  B )
74, 5, 6gtapd 8966 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B #  1
)
873ad2ant2 1050 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B #  1 )
9 eluz2nn 9968 . . . . 5  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  NN )
109nnrpd 10097 . . . 4  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  RR+ )
11103ad2ant1 1049 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  X  e.  RR+ )
12 rplogbcl 16054 . . 3  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
133, 8, 11, 12syl3anc 1278 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
14 eluz2gt1 10004 . . . . . . . . . 10  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  X )
1514adantr 276 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  1  <  X )
169adantr 276 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  X  e.  NN )
1716nnrpd 10097 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  X  e.  RR+ )
181adantl 277 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  B  e.  NN )
1918nnrpd 10097 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  B  e.  RR+ )
206adantl 277 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  1  <  B )
21 logbgt0b 16074 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  RR+  /\  ( B  e.  RR+  /\  1  <  B ) )  -> 
( 0  <  ( B logb 
X )  <->  1  <  X ) )
2217, 19, 20, 21syl12anc 1276 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 0  <  ( B logb  X )  <->  1  <  X ) )
2315, 22mpbird 167 . . . . . . . 8  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  0  <  ( B logb  X ) )
2423anim1ci 341 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( B logb  X )  e.  QQ )  ->  (
( B logb  X )  e.  QQ  /\  0  < 
( B logb  X ) ) )
25 elpq 10051 . . . . . . 7  |-  ( ( ( B logb  X )  e.  QQ  /\  0  < 
( B logb  X ) )  ->  E. m  e.  NN  E. n  e.  NN  ( B logb 
X )  =  ( m  /  n ) )
2624, 25syl 14 . . . . . 6  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( B logb  X )  e.  QQ )  ->  E. m  e.  NN  E. n  e.  NN  ( B logb  X )  =  ( m  /  n ) )
2726ex 115 . . . . 5  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( B logb 
X )  e.  QQ  ->  E. m  e.  NN  E. n  e.  NN  ( B logb 
X )  =  ( m  /  n ) ) )
28 oveq2 6093 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( m  /  n )  =  ( B logb  X )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  ( B  ^c 
( B logb  X ) ) )
2928eqcoms 2241 . . . . . . . . 9  |-  ( ( B logb  X )  =  ( m  /  n )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  ( B  ^c 
( B logb  X ) ) )
307adantl 277 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  B #  1
)
31 rpcxplogb 16072 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B  ^c  ( B logb  X ) )  =  X )
3219, 30, 17, 31syl3anc 1278 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( B  ^c  ( B logb  X
) )  =  X )
3332adantr 276 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( B logb  X
) )  =  X )
3429, 33sylan9eqr 2293 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( X  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>=
`  2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  /\  ( B logb  X )  =  ( m  /  n
) )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  X )
3534ex 115 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B logb 
X )  =  ( m  /  n )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  X ) )
36 oveq1 6092 . . . . . . . 8  |-  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  X  -> 
( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^
n )  =  ( X ^ n ) )
3719adantr 276 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  B  e.  RR+ )
38 nnrp 10066 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  e.  NN  ->  m  e.  RR+ )
3938ad2antrl 494 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  RR+ )
40 nnrp 10066 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  RR+ )
4140ad2antll 495 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  RR+ )
4239, 41rpdivcld 10117 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR+ )
4342rpred 10099 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR )
44 nncn 9313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  CC )
4544ad2antll 495 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  CC )
4637, 43, 45cxpmuld 16045 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( (
m  /  n )  x.  n ) )  =  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  ^c  n ) )
4739rpcnd 10101 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  CC )
4841rpap0d 10105 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n #  0
)
4947, 45, 48divcanap1d 9122 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
m  /  n )  x.  n )  =  m )
5049oveq2d 6101 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( (
m  /  n )  x.  n ) )  =  ( B  ^c  m ) )
511ad2antlr 493 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  B  e.  NN )
52 nnz 9665 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( m  e.  NN  ->  m  e.  ZZ )
5352ad2antrl 494 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  ZZ )
54 cxpexpnn 16004 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( B  e.  NN  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( B  ^c 
m )  =  ( B ^ m ) )
5551, 53, 54syl2anc 415 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  m )  =  ( B ^
m ) )
5650, 55eqtrd 2271 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( (
m  /  n )  x.  n ) )  =  ( B ^
m ) )
5737, 43rpcxpcld 16041 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  e.  RR+ )
58 nnz 9665 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  ZZ )
5958ad2antll 495 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  ZZ )
60 cxpexprp 16003 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( B  ^c 
( m  /  n
) )  e.  RR+  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  ^c  n )  =  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n ) )
6157, 59, 60syl2anc 415 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  ^c  n )  =  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n ) )
6246, 56, 613eqtr3rd 2280 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n )  =  ( B ^ m
) )
6362eqeq1d 2247 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
( B  ^c 
( m  /  n
) ) ^ n
)  =  ( X ^ n )  <->  ( B ^ m )  =  ( X ^ n
) ) )
64 simpr 110 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN )  ->  n  e.  NN )
65 rplpwr 12806 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( X  e.  NN  /\  B  e.  NN  /\  n  e.  NN )  ->  (
( X  gcd  B
)  =  1  -> 
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1 ) )
6616, 18, 64, 65syl2an3an 1339 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  ( ( X ^ n )  gcd 
B )  =  1 ) )
67 oveq1 6092 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( X ^ n
)  gcd  B )  =  ( ( B ^ m )  gcd 
B ) )
6867eqeq1d 2247 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1  <->  (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1 ) )
6968eqcoms 2241 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( B ^ m )  =  ( X ^
n )  ->  (
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1  <->  (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1 ) )
7069adantl 277 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( X  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>=
`  2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  /\  ( B ^ m )  =  ( X ^
n ) )  -> 
( ( ( X ^ n )  gcd 
B )  =  1  <-> 
( ( B ^
m )  gcd  B
)  =  1 ) )
71 eluzelz 9933 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  ZZ )
7271adantl 277 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  B  e.  ZZ )
73 simpl 109 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN )  ->  m  e.  NN )
74 rpexp 12933 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ  /\  m  e.  NN )  ->  (
( ( B ^
m )  gcd  B
)  =  1  <->  ( B  gcd  B )  =  1 ) )
7572, 72, 73, 74syl2an3an 1339 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1  <->  ( B  gcd  B )  =  1 ) )
76 gcdid 12765 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ZZ  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B
) )
7771, 76syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B ) )
78 nnnn0 9572 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  NN0 )
79 nn0ge0 9590 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN0  ->  0  <_  B )
801, 78, 793syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  0  <_  B )
815, 80absidd 11935 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( abs `  B )  =  B )
8277, 81eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  B )
8382eqeq1d 2247 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( ( B  gcd  B )  =  1  <->  B  =  1
) )
8483ad2antlr 493 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  gcd  B )  =  1  <->  B  =  1
) )
854, 6gtned 8438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  =/=  1 )
86 eqneqall 2430 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  =  1  ->  ( B  =/=  1  -> F.  ) )
8785, 86syl5com 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  =  1  -> F.  ) )
8887ad2antlr 493 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  =  1  -> F.  ) )
8984, 88sylbid 150 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  gcd  B )  =  1  -> F.  )
)
9075, 89sylbid 150 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1  -> F.  ) )
9190adantr 276 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( X  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>=
`  2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  /\  ( B ^ m )  =  ( X ^
n ) )  -> 
( ( ( B ^ m )  gcd 
B )  =  1  -> F.  ) )
9270, 91sylbid 150 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( X  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>=
`  2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  /\  ( B ^ m )  =  ( X ^
n ) )  -> 
( ( ( X ^ n )  gcd 
B )  =  1  -> F.  ) )
9392ex 115 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B ^ m )  =  ( X ^ n
)  ->  ( (
( X ^ n
)  gcd  B )  =  1  -> F.  ) ) )
9493com23 78 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
( X ^ n
)  gcd  B )  =  1  ->  (
( B ^ m
)  =  ( X ^ n )  -> F.  ) ) )
9566, 94syld 45 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  ( ( B ^ m )  =  ( X ^ n
)  -> F.  )
) )
96 dfnot 1420 . . . . . . . . . . 11  |-  ( -.  ( B ^ m
)  =  ( X ^ n )  <->  ( ( B ^ m )  =  ( X ^ n
)  -> F.  )
)
9795, 96imbitrrdi 162 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  -.  ( B ^ m )  =  ( X ^ n
) ) )
9897con2d 633 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B ^ m )  =  ( X ^ n
)  ->  -.  ( X  gcd  B )  =  1 ) )
9963, 98sylbid 150 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
( B  ^c 
( m  /  n
) ) ^ n
)  =  ( X ^ n )  ->  -.  ( X  gcd  B
)  =  1 ) )
10036, 99syl5 32 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  X  ->  -.  ( X  gcd  B )  =  1 ) )
10135, 100syld 45 . . . . . 6  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B logb 
X )  =  ( m  /  n )  ->  -.  ( X  gcd  B )  =  1 ) )
102101rexlimdvva 2676 . . . . 5  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( E. m  e.  NN  E. n  e.  NN  ( B logb  X )  =  ( m  /  n )  ->  -.  ( X  gcd  B )  =  1 ) )
10327, 102syld 45 . . . 4  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( B logb 
X )  e.  QQ  ->  -.  ( X  gcd  B )  =  1 ) )
104103con2d 633 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  -.  ( B logb 
X )  e.  QQ ) )
1051043impia 1231 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  -.  ( B logb  X
)  e.  QQ )
10613, 105eldifd 3230 1  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  ( B logb  X )  e.  ( RR  \  QQ ) )
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    /\ w3a 1009    = wceq 1402   F. wfal 1407    e. wcel 2209    =/= wne 2420   E.wrex 2529    \ cdif 3217   class class class wbr 4130   ` cfv 5377  (class class class)co 6085   CCcc 8177   RRcr 8178   0cc0 8179   1c1 8180    x. cmul 8184    < clt 8360    <_ cle 8361   # cap 8910    / cdiv 9003   NNcn 9305   2c2 9356   NN0cn0 9565   ZZcz 9646   ZZ>=cuz 9923   QQcq 10021   RR+crp 10056   ^cexp 10977   abscabs 11765    gcd cgcd 12732    ^c ccxp 15961   logb clogb 16051
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297  ax-arch 8298  ax-caucvg 8299  ax-pre-suploc 8300  ax-addf 8301  ax-mulf 8302
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-disj 4107  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-of 6302  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-frec 6662  df-1o 6687  df-2o 6688  df-oadd 6691  df-er 6807  df-map 6924  df-pm 6925  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-sup 7324  df-inf 7325  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-reap 8904  df-ap 8911  df-div 9004  df-inn 9306  df-2 9364  df-3 9365  df-4 9366  df-n0 9566  df-z 9647  df-uz 9924  df-q 10022  df-rp 10057  df-xneg 10176  df-xadd 10177  df-ioo 10296  df-ico 10298  df-icc 10299  df-fz 10414  df-fzo 10552  df-fl 10707  df-mod 10762  df-seqfrec 10887  df-exp 10978  df-fac 11166  df-bc 11188  df-ihash 11217  df-shft 11582  df-cj 11609  df-re 11610  df-im 11611  df-rsqrt 11766  df-abs 11767  df-clim 12047  df-sumdc 12122  df-ef 12417  df-e 12418  df-dvds 12557  df-gcd 12733  df-prm 12888  df-rest 13597  df-topgen 13616  df-psmet 14882  df-xmet 14883  df-met 14884  df-bl 14885  df-mopn 14886  df-top 15101  df-topon 15114  df-bases 15146  df-ntr 15199  df-cn 15291  df-cnp 15292  df-tx 15356  df-cncf 15674  df-limced 15759  df-dvap 15760  df-relog 15962  df-rpcxp 15963  df-logb 16052
This theorem is used by:  2logb9irr  16079  logbprmirr  16080
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