Theorem nnlogbexp 25976

Description: Identity law for general logarithm with integer base. (Contributed by Stefan O'Rear, 19-Sep-2014.) (Revised by Thierry Arnoux, 27-Sep-2017.)

Assertion

Ref	Expression
nnlogbexp	⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = 𝑀)

Proof of Theorem nnlogbexp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zgt1rpn0n1 12817	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1))
2	1	adantr 482	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1))
3	2	simp1d 1142	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℝ+)
4	3	rpcnd 12820	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℂ)
5	4	adantr 482	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → 𝐵 ∈ ℂ)
6	2	simp2d 1143	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝐵 ≠ 0)
7	6	adantr 482	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → 𝐵 ≠ 0)
8	2	simp3d 1144	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝐵 ≠ 1)
9	8	adantr 482	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → 𝐵 ≠ 1)
10		logb1 25964	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1) → (𝐵 logb 1) = 0)
11	5, 7, 9, 10	syl3anc 1371	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵 logb 1) = 0)
12		simpr 486	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → 𝑀 = 0)
13	12	oveq2d 7323	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵↑𝑀) = (𝐵↑0))
14	5	exp0d 13904	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵↑0) = 1)
15	13, 14	eqtrd 2776	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵↑𝑀) = 1)
16	15	oveq2d 7323	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = (𝐵 logb 1))
17	11, 16, 12	3eqtr4d 2786	. 2 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 = 0) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = 𝑀)
18	4	adantr 482	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝐵 ∈ ℂ)
19	6	adantr 482	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝐵 ≠ 0)
20	8	adantr 482	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝐵 ≠ 1)
21		eldifpr 4597	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ↔ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1))
22	18, 19, 20, 21	syl3anbrc 1343	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}))
23	3	adantr 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝐵 ∈ ℝ+)
24		simpr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝑀 ∈ ℤ)
25	24	adantr 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℤ)
26	23, 25	rpexpcld 14008	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝐵↑𝑀) ∈ ℝ+)
27	26	rpcnne0d 12827	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → ((𝐵↑𝑀) ∈ ℂ ∧ (𝐵↑𝑀) ≠ 0))
28		eldifsn 4726	. . . . 5 ⊢ ((𝐵↑𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ ((𝐵↑𝑀) ∈ ℂ ∧ (𝐵↑𝑀) ≠ 0))
29	27, 28	sylibr 233	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝐵↑𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}))
30		logbval 25961	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ (𝐵↑𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0})) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = ((log‘(𝐵↑𝑀)) / (log‘𝐵)))
31	22, 29, 30	syl2anc 585	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = ((log‘(𝐵↑𝑀)) / (log‘𝐵)))
32	24	zred 12472	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝑀 ∈ ℝ)
33	32	adantr 482	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℝ)
34	23, 33	logcxpd 25933	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (log‘(𝐵↑𝑐𝑀)) = (𝑀 · (log‘𝐵)))
35	18, 19, 25	cxpexpzd 25911	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝐵↑𝑐𝑀) = (𝐵↑𝑀))
36	35	fveq2d 6808	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (log‘(𝐵↑𝑐𝑀)) = (log‘(𝐵↑𝑀)))
37	34, 36	eqtr3d 2778	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝑀 · (log‘𝐵)) = (log‘(𝐵↑𝑀)))
38	37	oveq1d 7322	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → ((𝑀 · (log‘𝐵)) / (log‘𝐵)) = ((log‘(𝐵↑𝑀)) / (log‘𝐵)))
39	33	recnd 11049	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℂ)
40	18, 19	logcld 25771	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (log‘𝐵) ∈ ℂ)
41		logne0 25780	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ≠ 1) → (log‘𝐵) ≠ 0)
42	23, 20, 41	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (log‘𝐵) ≠ 0)
43	39, 40, 42	divcan4d 11803	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → ((𝑀 · (log‘𝐵)) / (log‘𝐵)) = 𝑀)
44	31, 38, 43	3eqtr2d 2782	. 2 ⊢ (((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = 𝑀)
45	17, 44	pm2.61dane 3030	1 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐵 logb (𝐵↑𝑀)) = 𝑀)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1087   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   ≠ wne 2941   ∖ cdif 3889  {csn 4565  {cpr 4567  ‘cfv 6458  (class class class)co 7307  ℂcc 10915  ℝcr 10916  0cc0 10917  1c1 10918   · cmul 10922   / cdiv 11678  2c2 12074  ℤcz 12365  ℤ_≥cuz 12628  ℝ⁺crp 12776  ↑cexp 13828  logclog 25755  ↑_𝑐ccxp 25756   log_b clogb 25959

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2707  ax-rep 5218  ax-sep 5232  ax-nul 5239  ax-pow 5297  ax-pr 5361  ax-un 7620  ax-inf2 9443  ax-cnex 10973  ax-resscn 10974  ax-1cn 10975  ax-icn 10976  ax-addcl 10977  ax-addrcl 10978  ax-mulcl 10979  ax-mulrcl 10980  ax-mulcom 10981  ax-addass 10982  ax-mulass 10983  ax-distr 10984  ax-i2m1 10985  ax-1ne0 10986  ax-1rid 10987  ax-rnegex 10988  ax-rrecex 10989  ax-cnre 10990  ax-pre-lttri 10991  ax-pre-lttrn 10992  ax-pre-ltadd 10993  ax-pre-mulgt0 10994  ax-pre-sup 10995  ax-addf 10996  ax-mulf 10997

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2887  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3285  df-reu 3286  df-rab 3287  df-v 3439  df-sbc 3722  df-csb 3838  df-dif 3895  df-un 3897  df-in 3899  df-ss 3909  df-pss 3911  df-nul 4263  df-if 4466  df-pw 4541  df-sn 4566  df-pr 4568  df-tp 4570  df-op 4572  df-uni 4845  df-int 4887  df-iun 4933  df-iin 4934  df-br 5082  df-opab 5144  df-mpt 5165  df-tr 5199  df-id 5500  df-eprel 5506  df-po 5514  df-so 5515  df-fr 5555  df-se 5556  df-we 5557  df-xp 5606  df-rel 5607  df-cnv 5608  df-co 5609  df-dm 5610  df-rn 5611  df-res 5612  df-ima 5613  df-pred 6217  df-ord 6284  df-on 6285  df-lim 6286  df-suc 6287  df-iota 6410  df-fun 6460  df-fn 6461  df-f 6462  df-f1 6463  df-fo 6464  df-f1o 6465  df-fv 6466  df-isom 6467  df-riota 7264  df-ov 7310  df-oprab 7311  df-mpo 7312  df-of 7565  df-om 7745  df-1st 7863  df-2nd 7864  df-supp 8009  df-frecs 8128  df-wrecs 8159  df-recs 8233  df-rdg 8272  df-1o 8328  df-2o 8329  df-er 8529  df-map 8648  df-pm 8649  df-ixp 8717  df-en 8765  df-dom 8766  df-sdom 8767  df-fin 8768  df-fsupp 9173  df-fi 9214  df-sup 9245  df-inf 9246  df-oi 9313  df-card 9741  df-pnf 11057  df-mnf 11058  df-xr 11059  df-ltxr 11060  df-le 11061  df-sub 11253  df-neg 11254  df-div 11679  df-nn 12020  df-2 12082  df-3 12083  df-4 12084  df-5 12085  df-6 12086  df-7 12087  df-8 12088  df-9 12089  df-n0 12280  df-z 12366  df-dec 12484  df-uz 12629  df-q 12735  df-rp 12777  df-xneg 12894  df-xadd 12895  df-xmul 12896  df-ioo 13129  df-ioc 13130  df-ico 13131  df-icc 13132  df-fz 13286  df-fzo 13429  df-fl 13558  df-mod 13636  df-seq 13768  df-exp 13829  df-fac 14034  df-bc 14063  df-hash 14091  df-shft 14823  df-cj 14855  df-re 14856  df-im 14857  df-sqrt 14991  df-abs 14992  df-limsup 15225  df-clim 15242  df-rlim 15243  df-sum 15443  df-ef 15822  df-sin 15824  df-cos 15825  df-pi 15827  df-struct 16893  df-sets 16910  df-slot 16928  df-ndx 16940  df-base 16958  df-ress 16987  df-plusg 17020  df-mulr 17021  df-starv 17022  df-sca 17023  df-vsca 17024  df-ip 17025  df-tset 17026  df-ple 17027  df-ds 17029  df-unif 17030  df-hom 17031  df-cco 17032  df-rest 17178  df-topn 17179  df-0g 17197  df-gsum 17198  df-topgen 17199  df-pt 17200  df-prds 17203  df-xrs 17258  df-qtop 17263  df-imas 17264  df-xps 17266  df-mre 17340  df-mrc 17341  df-acs 17343  df-mgm 18371  df-sgrp 18420  df-mnd 18431  df-submnd 18476  df-mulg 18746  df-cntz 18968  df-cmn 19433  df-psmet 20634  df-xmet 20635  df-met 20636  df-bl 20637  df-mopn 20638  df-fbas 20639  df-fg 20640  df-cnfld 20643  df-top 22088  df-topon 22105  df-topsp 22127  df-bases 22141  df-cld 22215  df-ntr 22216  df-cls 22217  df-nei 22294  df-lp 22332  df-perf 22333  df-cn 22423  df-cnp 22424  df-haus 22511  df-tx 22758  df-hmeo 22951  df-fil 23042  df-fm 23134  df-flim 23135  df-flf 23136  df-xms 23518  df-ms 23519  df-tms 23520  df-cncf 24086  df-limc 25075  df-dv 25076  df-log 25757  df-cxp 25758  df-logb 25960

This theorem is referenced by:  dya2ub  32282  logbpw2m1  45971  fllog2  45972  blenpw2  45982