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Theorem logbgcd1irr 15649
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 9769 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  NN )
21nnrpd 9898 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR+ )
323ad2ant2 1043 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B  e.  RR+ )
4 1red 8169 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  e.  RR )
5 eluzelre 9740 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  e.  RR )
6 eluz2gt1 9805 . . . . 5  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  B )
74, 5, 6gtapd 8792 . . . 4  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B #  1
)
873ad2ant2 1043 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  B #  1 )
9 eluz2nn 9769 . . . . 5  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  NN )
109nnrpd 9898 . . . 4  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  X  e.  RR+ )
11103ad2ant1 1042 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  X  e.  RR+ )
12 rplogbcl 15628 . . 3  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
133, 8, 11, 12syl3anc 1271 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  ( B logb  X )  e.  RR )
14 eluz2gt1 9805 . . . . . . . . . 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 9898 . . . . . . . . . 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 9898 . . . . . . . . . 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 15648 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  RR+  /\  ( B  e.  RR+  /\  1  <  B ) )  -> 
( 0  <  ( B logb 
X )  <->  1  <  X ) )
2217, 19, 20, 21syl12anc 1269 . . . . . . . . 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 9852 . . . . . . 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 6015 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( m  /  n )  =  ( B logb  X )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  =  ( B  ^c 
( B logb  X ) ) )
2928eqcoms 2232 . . . . . . . . 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 15646 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( B  e.  RR+  /\  B #  1  /\  X  e.  RR+ )  ->  ( B  ^c  ( B logb  X ) )  =  X )
3219, 30, 17, 31syl3anc 1271 . . . . . . . . . 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 2284 . . . . . . . 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 6014 . . . . . . . 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 9867 . . . . . . . . . . . . . . 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 9867 . . . . . . . . . . . . . . 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 9918 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR+ )
4342rpred 9900 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( m  /  n )  e.  RR )
44 nncn 9126 . . . . . . . . . . . . 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 15619 . . . . . . . . . . 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 9902 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  m  e.  CC )
4841rpap0d 9906 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  n #  0
)
4947, 45, 48divcanap1d 8946 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( (
m  /  n )  x.  n )  =  m )
5049oveq2d 6023 . . . . . . . . . . . 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 9473 . . . . . . . . . . . . . 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 15578 . . . . . . . . . . . . 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 2262 . . . . . . . . . . 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 15615 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( B  ^c  ( m  /  n ) )  e.  RR+ )
58 nnz 9473 . . . . . . . . . . . . 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 15577 . . . . . . . . . . . 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 2271 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( m  e.  NN  /\  n  e.  NN ) )  ->  ( ( B  ^c  ( m  /  n ) ) ^ n )  =  ( B ^ m
) )
6362eqeq1d 2238 . . . . . . . . 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 12556 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( X  e.  NN  /\  B  e.  NN  /\  n  e.  NN )  ->  (
( X  gcd  B
)  =  1  -> 
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1 ) )
6616, 18, 64, 65syl2an3an 1332 . . . . . . . . . . . 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 6014 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( X ^ n
)  gcd  B )  =  ( ( B ^ m )  gcd 
B ) )
6867eqeq1d 2238 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( X ^ n )  =  ( B ^
m )  ->  (
( ( X ^
n )  gcd  B
)  =  1  <->  (
( B ^ m
)  gcd  B )  =  1 ) )
6968eqcoms 2232 . . . . . . . . . . . . . . . 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 9739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12683 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ  /\  m  e.  NN )  ->  (
( ( B ^
m )  gcd  B
)  =  1  <->  ( B  gcd  B )  =  1 ) )
7572, 72, 73, 74syl2an3an 1332 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12515 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ZZ  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B
) )
7771, 76syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  ( abs `  B ) )
78 nnnn0 9384 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  NN0 )
79 nn0ge0 9402 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( B  e.  NN0  ->  0  <_  B )
801, 78, 793syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  0  <_  B )
815, 80absidd 11686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( abs `  B )  =  B )
8277, 81eqtrd 2262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( B  gcd  B )  =  B )
8382eqeq1d 2238 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 8267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  B  =/=  1 )
86 eqneqall 2410 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1413 . . . . . . . . . . 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 627 . . . . . . . . 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 2656 . . . . 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 627 . . 3  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( X  gcd  B )  =  1  ->  -.  ( B logb 
X )  e.  QQ ) )
1051043impia 1224 . 2  |-  ( ( X  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  B  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  ( X  gcd  B
)  =  1 )  ->  -.  ( B logb  X
)  e.  QQ )
10613, 105eldifd 3207 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 1002    = wceq 1395   F. wfal 1400    e. wcel 2200    =/= wne 2400   E.wrex 2509    \ cdif 3194   class class class wbr 4083   ` cfv 5318  (class class class)co 6007   CCcc 8005   RRcr 8006   0cc0 8007   1c1 8008    x. cmul 8012    < clt 8189    <_ cle 8190   # cap 8736    / cdiv 8827   NNcn 9118   2c2 9169   NN0cn0 9377   ZZcz 9454   ZZ>=cuz 9730   QQcq 9822   RR+crp 9857   ^cexp 10768   abscabs 11516    gcd cgcd 12482    ^c ccxp 15539   logb clogb 15625
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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4199  ax-sep 4202  ax-nul 4210  ax-pow 4258  ax-pr 4293  ax-un 4524  ax-setind 4629  ax-iinf 4680  ax-cnex 8098  ax-resscn 8099  ax-1cn 8100  ax-1re 8101  ax-icn 8102  ax-addcl 8103  ax-addrcl 8104  ax-mulcl 8105  ax-mulrcl 8106  ax-addcom 8107  ax-mulcom 8108  ax-addass 8109  ax-mulass 8110  ax-distr 8111  ax-i2m1 8112  ax-0lt1 8113  ax-1rid 8114  ax-0id 8115  ax-rnegex 8116  ax-precex 8117  ax-cnre 8118  ax-pre-ltirr 8119  ax-pre-ltwlin 8120  ax-pre-lttrn 8121  ax-pre-apti 8122  ax-pre-ltadd 8123  ax-pre-mulgt0 8124  ax-pre-mulext 8125  ax-arch 8126  ax-caucvg 8127  ax-pre-suploc 8128  ax-addf 8129  ax-mulf 8130
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 836  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-if 3603  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-disj 4060  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-tr 4183  df-id 4384  df-po 4387  df-iso 4388  df-iord 4457  df-on 4459  df-ilim 4460  df-suc 4462  df-iom 4683  df-xp 4725  df-rel 4726  df-cnv 4727  df-co 4728  df-dm 4729  df-rn 4730  df-res 4731  df-ima 4732  df-iota 5278  df-fun 5320  df-fn 5321  df-f 5322  df-f1 5323  df-fo 5324  df-f1o 5325  df-fv 5326  df-isom 5327  df-riota 5960  df-ov 6010  df-oprab 6011  df-mpo 6012  df-of 6224  df-1st 6292  df-2nd 6293  df-recs 6457  df-irdg 6522  df-frec 6543  df-1o 6568  df-2o 6569  df-oadd 6572  df-er 6688  df-map 6805  df-pm 6806  df-en 6896  df-dom 6897  df-fin 6898  df-sup 7159  df-inf 7160  df-pnf 8191  df-mnf 8192  df-xr 8193  df-ltxr 8194  df-le 8195  df-sub 8327  df-neg 8328  df-reap 8730  df-ap 8737  df-div 8828  df-inn 9119  df-2 9177  df-3 9178  df-4 9179  df-n0 9378  df-z 9455  df-uz 9731  df-q 9823  df-rp 9858  df-xneg 9976  df-xadd 9977  df-ioo 10096  df-ico 10098  df-icc 10099  df-fz 10213  df-fzo 10347  df-fl 10498  df-mod 10553  df-seqfrec 10678  df-exp 10769  df-fac 10956  df-bc 10978  df-ihash 11006  df-shft 11334  df-cj 11361  df-re 11362  df-im 11363  df-rsqrt 11517  df-abs 11518  df-clim 11798  df-sumdc 11873  df-ef 12167  df-e 12168  df-dvds 12307  df-gcd 12483  df-prm 12638  df-rest 13282  df-topgen 13301  df-psmet 14515  df-xmet 14516  df-met 14517  df-bl 14518  df-mopn 14519  df-top 14680  df-topon 14693  df-bases 14725  df-ntr 14778  df-cn 14870  df-cnp 14871  df-tx 14935  df-cncf 15253  df-limced 15338  df-dvap 15339  df-relog 15540  df-rpcxp 15541  df-logb 15626
This theorem is referenced by:  2logb9irr  15653  logbprmirr  15654
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