Theorem rplogbval 16103

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 10074	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ+ → 𝐵 ∈ ℂ)
2	1	3ad2ant1 1049	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝐵 ∈ ℂ)
3		rpne0 10081	. . . 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 8343	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 1 ∈ ℂ)
7		apne 8954	. . . . 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 3736	. . 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 10074	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ℝ+ → 𝑋 ∈ ℂ)
13	12	3ad2ant3 1051	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ∈ ℂ)
14		rpne0 10081	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ℝ+ → 𝑋 ≠ 0)
15	14	3ad2ant3 1051	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → 𝑋 ≠ 0)
16		eldifsn 3841	. . 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 16037	. . 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 16037	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (log‘𝐵) ∈ ℝ)
22	20, 5	logrpap0d 16033	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → (log‘𝐵) # 0)
23	19, 21, 22	redivclapd 9168	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 # 1 ∧ 𝑋 ∈ ℝ+) → ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)) ∈ ℝ)
24		fveq2 5695	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → (log‘𝑥) = (log‘𝐵))
25	24	oveq2d 6101	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → ((log‘𝑦) / (log‘𝑥)) = ((log‘𝑦) / (log‘𝐵)))
26		fveq2 5695	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → (log‘𝑦) = (log‘𝑋))
27	26	oveq1d 6100	. . 3 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → ((log‘𝑦) / (log‘𝐵)) = ((log‘𝑋) / (log‘𝐵)))
28		df-logb 16102	. . 3 ⊢ logb = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ ((log‘𝑦) / (log‘𝑥)))
29	25, 27, 28	ovmpog 6223	. 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)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420   ∖ cdif 3217  {csn 3709  {cpr 3710   class class class wbr 4130  ‘cfv 5377  (class class class)co 6085  ℂcc 8178  ℝcr 8179  0cc0 8180  1c1 8181   # cap 8912   / cdiv 9005  ℝ⁺crp 10065  logclog 16010   log_b clogb 16101

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 8271  ax-resscn 8272  ax-1cn 8273  ax-1re 8274  ax-icn 8275  ax-addcl 8276  ax-addrcl 8277  ax-mulcl 8278  ax-mulrcl 8279  ax-addcom 8280  ax-mulcom 8281  ax-addass 8282  ax-mulass 8283  ax-distr 8284  ax-i2m1 8285  ax-0lt1 8286  ax-1rid 8287  ax-0id 8288  ax-rnegex 8289  ax-precex 8290  ax-cnre 8291  ax-pre-ltirr 8292  ax-pre-ltwlin 8293  ax-pre-lttrn 8294  ax-pre-apti 8295  ax-pre-ltadd 8296  ax-pre-mulgt0 8297  ax-pre-mulext 8298  ax-arch 8299  ax-caucvg 8300  ax-pre-suploc 8301  ax-addf 8302  ax-mulf 8303

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-oadd 6691  df-er 6807  df-map 6924  df-pm 6925  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-sup 7325  df-inf 7326  df-pnf 8363  df-mnf 8364  df-xr 8365  df-ltxr 8366  df-le 8367  df-sub 8501  df-neg 8502  df-reap 8906  df-ap 8913  df-div 9006  df-inn 9308  df-2 9366  df-3 9367  df-4 9368  df-n0 9569  df-z 9650  df-uz 9932  df-q 10030  df-rp 10066  df-xneg 10185  df-xadd 10186  df-ioo 10305  df-ico 10307  df-icc 10308  df-fz 10423  df-fzo 10561  df-seqfrec 10899  df-exp 10990  df-fac 11179  df-bc 11201  df-ihash 11230  df-shft 11595  df-cj 11622  df-re 11623  df-im 11624  df-rsqrt 11779  df-abs 11780  df-clim 12063  df-sumdc 12138  df-ef 12433  df-e 12434  df-rest 13646  df-topgen 13665  df-psmet 14931  df-xmet 14932  df-met 14933  df-bl 14934  df-mopn 14935  df-top 15151  df-topon 15164  df-bases 15196  df-ntr 15249  df-cn 15341  df-cnp 15342  df-tx 15406  df-cncf 15724  df-limced 15809  df-dvap 15810  df-relog 16012  df-logb 16102

This theorem is used by:  rplogbcl  16104  rplogbid1  16105  rplogb1  16106  rpelogb  16107  rplogbchbase  16108  relogbval  16109  rplogbreexp  16111  rprelogbmul  16113  rpcxplogb  16122  logbgt0b  16124