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Theorem logbgcd1irr 15140
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 9634 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  NN )
21nnrpd 9763 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR+ )
323ad2ant2 1021 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B  e.  RR+ )
4 1red 8036 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  e.  RR )
5 eluzelre 9605 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR )
6 eluz2gt1 9670 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  B )
74, 5, 6gtapd 8658 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B #  1
)
873ad2ant2 1021 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B #  1 )
9 eluz2nn 9634 . . . . 5  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  NN )
109nnrpd 9763 . . . 4  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  RR+ )
11103ad2ant1 1020 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  X  e.  RR+ )
12 rplogbcl 15119 . . 3  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
133, 8, 11, 12syl3anc 1249 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
14 eluz2gt1 9670 . . . . . . . . . 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 9763 . . . . . . . . . 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 9763 . . . . . . . . . 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 15139 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  RR+  /\  ( B  e.  RR+  /\  1  <  B ) )  -> 
( 0  <  ( B logb 
X )  <->  1  <  X ) )
2217, 19, 20, 21syl12anc 1247 . . . . . . . . 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 9717 . . . . . . 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 5927 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( m  /  n )  =  ( B logb  X )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  ( B  ^c 
( B logb  X ) ) )
2928eqcoms 2196 . . . . . . . . 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 15137 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B  ^c  ( B logb  X ) )  =  X )
3219, 30, 17, 31syl3anc 1249 . . . . . . . . . 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 2248 . . . . . . . 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 5926 . . . . . . . 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 9732 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  e.  NN  ->  m  e.  RR+ )
3938ad2antrl 490 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  RR+ )
40 nnrp 9732 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  RR+ )
4140ad2antll 491 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  RR+ )
4239, 41rpdivcld 9783 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR+ )
4342rpred 9765 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR )
44 nncn 8992 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  CC )
4544ad2antll 491 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  CC )
4637, 43, 45cxpmuld 15111 . . . . . . . . . . 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 9767 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  CC )
4841rpap0d 9771 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n #  0
)
4947, 45, 48divcanap1d 8812 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
m  /  n )  x.  n )  =  m )
5049oveq2d 5935 . . . . . . . . . . . 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 489 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  B  e.  NN )
52 nnz 9339 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( m  e.  NN  ->  m  e.  ZZ )
5352ad2antrl 490 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  ZZ )
54 cxpexpnn 15072 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( B  e.  NN  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( B  ^c 
m )  =  ( B ^ m ) )
5551, 53, 54syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  m )  =  ( B ^
m ) )
5650, 55eqtrd 2226 . . . . . . . . . . 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 15107 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  e.  RR+ )
58 nnz 9339 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  ZZ )
5958ad2antll 491 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n  e.  ZZ )
60 cxpexprp 15071 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( B  ^c 
( m  /  n
) )  e.  RR+  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) )  ^c  n )  =  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n ) )
6157, 59, 60syl2anc 411 . . . . . . . . . . 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 2235 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n )  =  ( B ^ m
) )
6362eqeq1d 2202 . . . . . . . . 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 12167 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( X  e.  NN  /\  B  e.  NN  /\  n  e.  NN )  ->  (
( X  gcd  B
)  =  1  -> 
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1 ) )
6616, 18, 64, 65syl2an3an 1309 . . . . . . . . . . . 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 5926 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( X ^ n
)  gcd  B )  =  ( ( B ^ m )  gcd 
B ) )
6867eqeq1d 2202 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1  <->  (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1 ) )
6968eqcoms 2196 . . . . . . . . . . . . . . . 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 9604 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12294 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ  /\  m  e.  NN )  ->  (
( ( B ^
m )  gcd  B
)  =  1  <->  ( B  gcd  B )  =  1 ) )
7572, 72, 73, 74syl2an3an 1309 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12126 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ZZ  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B
) )
7771, 76syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B ) )
78 nnnn0 9250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  NN0 )
79 nn0ge0 9268 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN0  ->  0  <_  B )
801, 78, 793syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  0  <_  B )
815, 80absidd 11314 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( abs `  B )  =  B )
8277, 81eqtrd 2226 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  B )
8382eqeq1d 2202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( ( B  gcd  B )  =  1  <->  B  =  1
) )
8483ad2antlr 489 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  gcd  B )  =  1  <->  B  =  1
) )
854, 6gtned 8134 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  =/=  1 )
86 eqneqall 2374 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  =  1  ->  ( B  =/=  1  -> F.  ) )
8785, 86syl5com 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  =  1  -> F.  ) )
8887ad2antlr 489 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1382 . . . . . . . . . . 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 625 . . . . . . . . 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 2619 . . . . 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 625 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  -.  ( B logb 
X )  e.  QQ ) )
1051043impia 1202 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  -.  ( B logb  X
)  e.  QQ )
10613, 105eldifd 3164 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
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    /\ w3a 980    = wceq 1364   F. wfal 1369    e. wcel 2164    =/= wne 2364   E.wrex 2473    \ cdif 3151   class class class wbr 4030   ` cfv 5255  (class class class)co 5919   CCcc 7872   RRcr 7873   0cc0 7874   1c1 7875    x. cmul 7879    < clt 8056    <_ cle 8057   # cap 8602    / cdiv 8693   NNcn 8984   2c2 9035   NN0cn0 9243   ZZcz 9320   ZZ>=cuz 9595   QQcq 9687   RR+crp 9722   ^cexp 10612   abscabs 11144    gcd cgcd 12082    ^c ccxp 15033   logb clogb 15116
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-iinf 4621  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-mulrcl 7973  ax-addcom 7974  ax-mulcom 7975  ax-addass 7976  ax-mulass 7977  ax-distr 7978  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-1rid 7981  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-precex 7984  ax-cnre 7985  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-ltwlin 7987  ax-pre-lttrn 7988  ax-pre-apti 7989  ax-pre-ltadd 7990  ax-pre-mulgt0 7991  ax-pre-mulext 7992  ax-arch 7993  ax-caucvg 7994  ax-pre-suploc 7995  ax-addf 7996  ax-mulf 7997
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-if 3559  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-disj 4008  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-tr 4129  df-id 4325  df-po 4328  df-iso 4329  df-iord 4398  df-on 4400  df-ilim 4401  df-suc 4403  df-iom 4624  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-of 6132  df-1st 6195  df-2nd 6196  df-recs 6360  df-irdg 6425  df-frec 6446  df-1o 6471  df-2o 6472  df-oadd 6475  df-er 6589  df-map 6706  df-pm 6707  df-en 6797  df-dom 6798  df-fin 6799  df-sup 7045  df-inf 7046  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-xr 8060  df-ltxr 8061  df-le 8062  df-sub 8194  df-neg 8195  df-reap 8596  df-ap 8603  df-div 8694  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-4 9045  df-n0 9244  df-z 9321  df-uz 9596  df-q 9688  df-rp 9723  df-xneg 9841  df-xadd 9842  df-ioo 9961  df-ico 9963  df-icc 9964  df-fz 10078  df-fzo 10212  df-fl 10342  df-mod 10397  df-seqfrec 10522  df-exp 10613  df-fac 10800  df-bc 10822  df-ihash 10850  df-shft 10962  df-cj 10989  df-re 10990  df-im 10991  df-rsqrt 11145  df-abs 11146  df-clim 11425  df-sumdc 11500  df-ef 11794  df-e 11795  df-dvds 11934  df-gcd 12083  df-prm 12249  df-rest 12855  df-topgen 12874  df-psmet 14042  df-xmet 14043  df-met 14044  df-bl 14045  df-mopn 14046  df-top 14177  df-topon 14190  df-bases 14222  df-ntr 14275  df-cn 14367  df-cnp 14368  df-tx 14432  df-cncf 14750  df-limced 14835  df-dvap 14836  df-relog 15034  df-rpcxp 15035  df-logb 15117
This theorem is referenced by:  2logb9irr  15144  logbprmirr  15145
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