Theorem relogbreexp 26623

Description: Power law for the general logarithm for real powers: The logarithm of a positive real number to the power of a real number is equal to the product of the exponent and the logarithm of the base of the power. Property 4 of [Cohen4] p. 361. (Contributed by AV, 9-Jun-2020.)

Assertion

Ref	Expression
relogbreexp	⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐵 logb (𝐶↑𝑐𝐸)) = (𝐸 · (𝐵 logb 𝐶)))

Proof of Theorem relogbreexp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		logcxp 26519	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) = (𝐸 · (log‘𝐶)))
2	1	3adant1 1127	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) = (𝐸 · (log‘𝐶)))
3	2	oveq1d 7416	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → ((log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) / (log‘𝐵)) = ((𝐸 · (log‘𝐶)) / (log‘𝐵)))
4		recn 11196	. . . . 5 ⊢ (𝐸 ∈ ℝ → 𝐸 ∈ ℂ)
5	4	3ad2ant3 1132	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → 𝐸 ∈ ℂ)
6		rpcn 12981	. . . . . 6 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ+ → 𝐶 ∈ ℂ)
7		rpne0 12987	. . . . . 6 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ+ → 𝐶 ≠ 0)
8	6, 7	logcld 26421	. . . . 5 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ+ → (log‘𝐶) ∈ ℂ)
9	8	3ad2ant2 1131	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (log‘𝐶) ∈ ℂ)
10		eldifi 4118	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) → 𝐵 ∈ ℂ)
11		eldifpr 4652	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ↔ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1))
12	11	simp2bi 1143	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) → 𝐵 ≠ 0)
13	10, 12	logcld 26421	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) → (log‘𝐵) ∈ ℂ)
14		logccne0 26429	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1) → (log‘𝐵) ≠ 0)
15	11, 14	sylbi 216	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) → (log‘𝐵) ≠ 0)
16	13, 15	jca 511	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) → ((log‘𝐵) ∈ ℂ ∧ (log‘𝐵) ≠ 0))
17	16	3ad2ant1 1130	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → ((log‘𝐵) ∈ ℂ ∧ (log‘𝐵) ≠ 0))
18		divass 11887	. . . 4 ⊢ ((𝐸 ∈ ℂ ∧ (log‘𝐶) ∈ ℂ ∧ ((log‘𝐵) ∈ ℂ ∧ (log‘𝐵) ≠ 0)) → ((𝐸 · (log‘𝐶)) / (log‘𝐵)) = (𝐸 · ((log‘𝐶) / (log‘𝐵))))
19	5, 9, 17, 18	syl3anc 1368	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → ((𝐸 · (log‘𝐶)) / (log‘𝐵)) = (𝐸 · ((log‘𝐶) / (log‘𝐵))))
20	3, 19	eqtrd 2764	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → ((log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) / (log‘𝐵)) = (𝐸 · ((log‘𝐶) / (log‘𝐵))))
21		simp1 1133	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}))
22	6	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → 𝐶 ∈ ℂ)
23	4	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → 𝐸 ∈ ℂ)
24	22, 23	cxpcld 26558	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐶↑𝑐𝐸) ∈ ℂ)
25	7	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → 𝐶 ≠ 0)
26	22, 25, 23	cxpne0d 26563	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐶↑𝑐𝐸) ≠ 0)
27		eldifsn 4782	. . . . 5 ⊢ ((𝐶↑𝑐𝐸) ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ ((𝐶↑𝑐𝐸) ∈ ℂ ∧ (𝐶↑𝑐𝐸) ≠ 0))
28	24, 26, 27	sylanbrc 582	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐶↑𝑐𝐸) ∈ (ℂ ∖ {0}))
29	28	3adant1 1127	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐶↑𝑐𝐸) ∈ (ℂ ∖ {0}))
30		logbval 26614	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ (𝐶↑𝑐𝐸) ∈ (ℂ ∖ {0})) → (𝐵 logb (𝐶↑𝑐𝐸)) = ((log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) / (log‘𝐵)))
31	21, 29, 30	syl2anc 583	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐵 logb (𝐶↑𝑐𝐸)) = ((log‘(𝐶↑𝑐𝐸)) / (log‘𝐵)))
32		rpcndif0 12990	. . . . . 6 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ+ → 𝐶 ∈ (ℂ ∖ {0}))
33	32	anim2i 616	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+) → (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ (ℂ ∖ {0})))
34	33	3adant3 1129	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ (ℂ ∖ {0})))
35		logbval 26614	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ (ℂ ∖ {0})) → (𝐵 logb 𝐶) = ((log‘𝐶) / (log‘𝐵)))
36	34, 35	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐵 logb 𝐶) = ((log‘𝐶) / (log‘𝐵)))
37	36	oveq2d 7417	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐸 · (𝐵 logb 𝐶)) = (𝐸 · ((log‘𝐶) / (log‘𝐵))))
38	20, 31, 37	3eqtr4d 2774	1 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝐶 ∈ ℝ+ ∧ 𝐸 ∈ ℝ) → (𝐵 logb (𝐶↑𝑐𝐸)) = (𝐸 · (𝐵 logb 𝐶)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2932   ∖ cdif 3937  {csn 4620  {cpr 4622  ‘cfv 6533  (class class class)co 7401  ℂcc 11104  ℝcr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   · cmul 11111   / cdiv 11868  ℝ⁺crp 12971  logclog 26405  ↑_𝑐ccxp 26406   log_b clogb 26612

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2695  ax-rep 5275  ax-sep 5289  ax-nul 5296  ax-pow 5353  ax-pr 5417  ax-un 7718  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3959  df-nul 4315  df-if 4521  df-pw 4596  df-sn 4621  df-pr 4623  df-tp 4625  df-op 4627  df-uni 4900  df-int 4941  df-iun 4989  df-iin 4990  df-br 5139  df-opab 5201  df-mpt 5222  df-tr 5256  df-id 5564  df-eprel 5570  df-po 5578  df-so 5579  df-fr 5621  df-se 5622  df-we 5623  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6290  df-ord 6357  df-on 6358  df-lim 6359  df-suc 6360  df-iota 6485  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7357  df-ov 7404  df-oprab 7405  df-mpo 7406  df-of 7663  df-om 7849  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-supp 8141  df-frecs 8261  df-wrecs 8292  df-recs 8366  df-rdg 8405  df-1o 8461  df-2o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11869  df-nn 12210  df-2 12272  df-3 12273  df-4 12274  df-5 12275  df-6 12276  df-7 12277  df-8 12278  df-9 12279  df-n0 12470  df-z 12556  df-dec 12675  df-uz 12820  df-q 12930  df-rp 12972  df-xneg 13089  df-xadd 13090  df-xmul 13091  df-ioo 13325  df-ioc 13326  df-ico 13327  df-icc 13328  df-fz 13482  df-fzo 13625  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13964  df-exp 14025  df-fac 14231  df-bc 14260  df-hash 14288  df-shft 15011  df-cj 15043  df-re 15044  df-im 15045  df-sqrt 15179  df-abs 15180  df-limsup 15412  df-clim 15429  df-rlim 15430  df-sum 15630  df-ef 16008  df-sin 16010  df-cos 16011  df-pi 16013  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-rest 17367  df-topn 17368  df-0g 17386  df-gsum 17387  df-topgen 17388  df-pt 17389  df-prds 17392  df-xrs 17447  df-qtop 17452  df-imas 17453  df-xps 17455  df-mre 17529  df-mrc 17530  df-acs 17532  df-mgm 18563  df-sgrp 18642  df-mnd 18658  df-submnd 18704  df-mulg 18986  df-cntz 19223  df-cmn 19692  df-psmet 21220  df-xmet 21221  df-met 21222  df-bl 21223  df-mopn 21224  df-fbas 21225  df-fg 21226  df-cnfld 21229  df-top 22718  df-topon 22735  df-topsp 22757  df-bases 22771  df-cld 22845  df-ntr 22846  df-cls 22847  df-nei 22924  df-lp 22962  df-perf 22963  df-cn 23053  df-cnp 23054  df-haus 23141  df-tx 23388  df-hmeo 23581  df-fil 23672  df-fm 23764  df-flim 23765  df-flf 23766  df-xms 24148  df-ms 24149  df-tms 24150  df-cncf 24720  df-limc 25717  df-dv 25718  df-log 26407  df-cxp 26408  df-logb 26613

This theorem is referenced by:  relogbzexp  26624  relogbmulexp  26626