Metamath Proof Explorer


Theorem cxplogb

Description: Identity law for the general logarithm. (Contributed by AV, 22-May-2020)

Ref Expression
Assertion cxplogb ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต โ†‘๐‘ ( ๐ต logb ๐‘‹ ) ) = ๐‘‹ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 logbval โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต logb ๐‘‹ ) = ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) )
2 1 oveq2d โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต โ†‘๐‘ ( ๐ต logb ๐‘‹ ) ) = ( ๐ต โ†‘๐‘ ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ) )
3 eldifi โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
4 3 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
5 eldif โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†” ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ยฌ ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } ) )
6 c0ex โŠข 0 โˆˆ V
7 6 prid1 โŠข 0 โˆˆ { 0 , 1 }
8 eleq1 โŠข ( ๐ต = 0 โ†’ ( ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } โ†” 0 โˆˆ { 0 , 1 } ) )
9 7 8 mpbiri โŠข ( ๐ต = 0 โ†’ ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } )
10 9 necon3bi โŠข ( ยฌ ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } โ†’ ๐ต โ‰  0 )
11 10 adantl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ยฌ ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } ) โ†’ ๐ต โ‰  0 )
12 5 11 sylbi โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ๐ต โ‰  0 )
13 12 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ต โ‰  0 )
14 eldif โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ยฌ ๐‘‹ โˆˆ { 0 } ) )
15 6 snid โŠข 0 โˆˆ { 0 }
16 eleq1 โŠข ( ๐‘‹ = 0 โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ { 0 } โ†” 0 โˆˆ { 0 } ) )
17 15 16 mpbiri โŠข ( ๐‘‹ = 0 โ†’ ๐‘‹ โˆˆ { 0 } )
18 17 necon3bi โŠข ( ยฌ ๐‘‹ โˆˆ { 0 } โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
19 18 anim2i โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ยฌ ๐‘‹ โˆˆ { 0 } ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) )
20 14 19 sylbi โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) )
21 logcl โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ โ„‚ )
22 20 21 syl โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ โ„‚ )
23 22 adantl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ โ„‚ )
24 10 anim2i โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ยฌ ๐ต โˆˆ { 0 , 1 } ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 ) )
25 5 24 sylbi โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 ) )
26 logcl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
27 25 26 syl โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
28 27 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
29 eldifpr โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†” ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
30 29 biimpi โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
31 30 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
32 logccne0 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โ‰  0 )
33 31 32 syl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โ‰  0 )
34 23 28 33 divcld โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„‚ )
35 4 13 34 cxpefd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต โ†‘๐‘ ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( exp โ€˜ ( ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ยท ( log โ€˜ ๐ต ) ) ) )
36 eldifsn โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) )
37 36 21 sylbi โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ โ„‚ )
38 37 adantl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ โ„‚ )
39 29 32 sylbi โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โ‰  0 )
40 39 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ต ) โ‰  0 )
41 38 28 40 divcan1d โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ยท ( log โ€˜ ๐ต ) ) = ( log โ€˜ ๐‘‹ ) )
42 41 fveq2d โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ยท ( log โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
43 eflog โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ๐‘‹ )
44 36 43 sylbi โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ๐‘‹ )
45 44 adantl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ๐‘‹ )
46 42 45 eqtrd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( ( ( log โ€˜ ๐‘‹ ) / ( log โ€˜ ๐ต ) ) ยท ( log โ€˜ ๐ต ) ) ) = ๐‘‹ )
47 2 35 46 3eqtrd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐ต โ†‘๐‘ ( ๐ต logb ๐‘‹ ) ) = ๐‘‹ )