Theorem rplogbval 16030

Description: Define the value of the log_b function, the logarithm generalized to an arbitrary base, when used as infix. Most Metamath statements select variables in order of their use, but to make the order clearer we use "B" for base and "X" for the argument of the logarithm function here. (Contributed by David A. Wheeler, 21-Jan-2017.) (Revised by Jim Kingdon, 3-Jul-2024.)

Assertion

Ref	Expression
rplogbval	⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (𝐵 logb 𝑋) = ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)))

Proof of Theorem rplogbval

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rpcn 10046	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ+ → 𝐵 ∈ ℂ)
2	1	3ad2ant1 1049	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ∈ ℂ)
3		rpne0 10053	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ+ → 𝐵 ≠ 0)
4	3	3ad2ant1 1049	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ≠ 0)
5		simp2 1029	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 # 1)
6		1cnd 8336	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 1 ∈ ℂ)
7		apne 8945	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐵 # 1 → 𝐵 ≠ 1))
8	2, 6, 7	syl2anc 415	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (𝐵 # 1 → 𝐵 ≠ 1))
9	5, 8	mpd 13	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ≠ 1)
10		eldifpr 3735	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ↔ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1))
11	2, 4, 9, 10	syl3anbrc 1212	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}))
12		rpcn 10046	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ℝ+ → 𝑋 ∈ ℂ)
13	12	3ad2ant3 1051	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ∈ ℂ)
14		rpne0 10053	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ℝ+ → 𝑋 ≠ 0)
15	14	3ad2ant3 1051	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ≠ 0)
16		eldifsn 3839	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ (𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑋 ≠ 0))
17	13, 15, 16	sylanbrc 421	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ∈ (ℂ ∖ {0}))
18		simp3 1030	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ∈ ℝ+)
19	18	relogcld 15966	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (log‘𝑋) ∈ ℝ)
20		simp1 1028	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ∈ ℝ+)
21	20	relogcld 15966	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (log‘𝐵) ∈ ℝ)
22	20, 5	logrpap0d 15962	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (log‘𝐵) # 0)
23	19, 21, 22	redivclapd 9159	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)) ∈ ℝ)
24		fveq2 5693	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → (log‘𝑥) = (log‘𝐵))
25	24	oveq2d 6095	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → ((log‘𝑦) / (log‘𝑥)) = ((log‘𝑦) / (log‘𝐵)))
26		fveq2 5693	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → (log‘𝑦) = (log‘𝑋))
27	26	oveq1d 6094	. . 3 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → ((log‘𝑦) / (log‘𝐵)) = ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)))
28		df-logb 16029	. . 3 ⊢ logb = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ ((log‘𝑦) / (log‘𝑥)))
29	25, 27, 28	ovmpog 6217	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝑋 ∈ (ℂ ∖ {0}) ∧ ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)) ∈ ℝ) → (𝐵 logb 𝑋) = ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)))
30	11, 17, 23, 29	syl3anc 1278	1 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (𝐵 logb 𝑋) = ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420   ∖ cdif 3217  {csn 3708  {cpr 3709   class class class wbr 4128  ‘cfv 5375  (class class class)co 6079  ℂcc 8171  ℝcr 8172  0cc0 8173  1c1 8174   # cap 8903   / cdiv 8996  ℝ⁺crp 10037  logclog 15940   log_b clogb 16028

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 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 4244  ax-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733  ax-cnex 8264  ax-resscn 8265  ax-1cn 8266  ax-1re 8267  ax-icn 8268  ax-addcl 8269  ax-addrcl 8270  ax-mulcl 8271  ax-mulrcl 8272  ax-addcom 8273  ax-mulcom 8274  ax-addass 8275  ax-mulass 8276  ax-distr 8277  ax-i2m1 8278  ax-0lt1 8279  ax-1rid 8280  ax-0id 8281  ax-rnegex 8282  ax-precex 8283  ax-cnre 8284  ax-pre-ltirr 8285  ax-pre-ltwlin 8286  ax-pre-lttrn 8287  ax-pre-apti 8288  ax-pre-ltadd 8289  ax-pre-mulgt0 8290  ax-pre-mulext 8291  ax-arch 8292  ax-caucvg 8293  ax-pre-suploc 8294  ax-addf 8295  ax-mulf 8296

This theorem 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 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-iun 4012  df-disj 4105  df-br 4129  df-opab 4191  df-mpt 4192  df-tr 4228  df-id 4436  df-po 4439  df-iso 4440  df-iord 4509  df-on 4511  df-ilim 4512  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-res 4784  df-ima 4785  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fo 5381  df-f1o 5382  df-fv 5383  df-isom 5384  df-riota 6032  df-ov 6082  df-oprab 6083  df-mpo 6084  df-of 6296  df-1st 6368  df-2nd 6369  df-recs 6570  df-irdg 6635  df-frec 6656  df-1o 6681  df-oadd 6685  df-er 6801  df-map 6918  df-pm 6919  df-en 7017  df-dom 7018  df-fin 7019  df-sup 7318  df-inf 7319  df-pnf 8356  df-mnf 8357  df-xr 8358  df-ltxr 8359  df-le 8360  df-sub 8493  df-neg 8494  df-reap 8897  df-ap 8904  df-div 8997  df-inn 9288  df-2 9346  df-3 9347  df-4 9348  df-n0 9547  df-z 9628  df-uz 9905  df-q 10003  df-rp 10038  df-xneg 10157  df-xadd 10158  df-ioo 10277  df-ico 10279  df-icc 10280  df-fz 10395  df-fzo 10533  df-seqfrec 10868  df-exp 10959  df-fac 11147  df-bc 11169  df-ihash 11198  df-shft 11563  df-cj 11590  df-re 11591  df-im 11592  df-rsqrt 11747  df-abs 11748  df-clim 12028  df-sumdc 12103  df-ef 12398  df-e 12399  df-rest 13578  df-topgen 13597  df-psmet 14863  df-xmet 14864  df-met 14865  df-bl 14866  df-mopn 14867  df-top 15082  df-topon 15095  df-bases 15127  df-ntr 15180  df-cn 15272  df-cnp 15273  df-tx 15337  df-cncf 15655  df-limced 15740  df-dvap 15741  df-relog 15942  df-logb 16029

This theorem is referenced by:  rplogbcl  16031  rplogbid1  16032  rplogb1  16033  rpelogb  16034  rplogbchbase  16035  relogbval  16036  rplogbreexp  16038  rprelogbmul  16040  rpcxplogb  16049  logbgt0b  16051