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Theorem relogbmulbexp

Description: The logarithm of the product of a positive real number and the base to the power of a real number is the logarithm of the positive real number plus the real number. (Contributed by AV, 29-May-2020)

Ref Expression
Assertion relogbmulbexp ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐵 logb ( 𝐴 · ( 𝐵𝑐 𝐶 ) ) ) = ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + 𝐶 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rpcn ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℂ )
2 1 adantr ( ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 1 ) → 𝐵 ∈ ℂ )
3 rpne0 ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 0 )
4 3 adantr ( ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 1 ) → 𝐵 ≠ 0 )
5 simpr ( ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 1 ) → 𝐵 ≠ 1 )
6 2 4 5 3jca ( ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 1 ) → ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1 ) )
7 eldifsn ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℝ+𝐵 ≠ 1 ) )
8 eldifpr ( 𝐵 ∈ ( ℂ ∖ { 0 , 1 } ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1 ) )
9 6 7 8 3imtr4i ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) → 𝐵 ∈ ( ℂ ∖ { 0 , 1 } ) )
10 9 adantr ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → 𝐵 ∈ ( ℂ ∖ { 0 , 1 } ) )
11 simprl ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → 𝐴 ∈ ℝ+ )
12 eldifi ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) → 𝐵 ∈ ℝ+ )
13 12 adantr ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → 𝐵 ∈ ℝ+ )
14 simpr ( ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) → 𝐶 ∈ ℝ )
15 14 adantl ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → 𝐶 ∈ ℝ )
16 relogbmulexp ( ( 𝐵 ∈ ( ℂ ∖ { 0 , 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐵 logb ( 𝐴 · ( 𝐵𝑐 𝐶 ) ) ) = ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + ( 𝐶 · ( 𝐵 logb 𝐵 ) ) ) )
17 10 11 13 15 16 syl13anc ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐵 logb ( 𝐴 · ( 𝐵𝑐 𝐶 ) ) ) = ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + ( 𝐶 · ( 𝐵 logb 𝐵 ) ) ) )
18 7 6 sylbi ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) → ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1 ) )
19 logbid1 ( ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝐵 ≠ 1 ) → ( 𝐵 logb 𝐵 ) = 1 )
20 18 19 syl ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) → ( 𝐵 logb 𝐵 ) = 1 )
21 20 adantr ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐵 logb 𝐵 ) = 1 )
22 21 oveq2d ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐶 · ( 𝐵 logb 𝐵 ) ) = ( 𝐶 · 1 ) )
23 ax-1rid ( 𝐶 ∈ ℝ → ( 𝐶 · 1 ) = 𝐶 )
24 23 adantl ( ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) → ( 𝐶 · 1 ) = 𝐶 )
25 24 adantl ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐶 · 1 ) = 𝐶 )
26 22 25 eqtrd ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐶 · ( 𝐵 logb 𝐵 ) ) = 𝐶 )
27 26 oveq2d ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + ( 𝐶 · ( 𝐵 logb 𝐵 ) ) ) = ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + 𝐶 ) )
28 17 27 eqtrd ( ( 𝐵 ∈ ( ℝ+ ∖ { 1 } ) ∧ ( 𝐴 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ) ) → ( 𝐵 logb ( 𝐴 · ( 𝐵𝑐 𝐶 ) ) ) = ( ( 𝐵 logb 𝐴 ) + 𝐶 ) )