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Theorem logblt

Description: The general logarithm function is strictly monotone/increasing. Property 2 of Cohen4 p. 377. See logltb . (Contributed by Stefan O'Rear, 19-Oct-2014) (Revised by Thierry Arnoux, 27-Sep-2017)

Ref Expression
Assertion logblt ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → X < Y ↔ log B X < log B Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp2 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → X ∈ ℝ +
2 1 relogcld ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log ⁡ X ∈ ℝ
3 simp3 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → Y ∈ ℝ +
4 3 relogcld ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log ⁡ Y ∈ ℝ
5 simp1 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → B ∈ ℤ ≥ 2
6 eluzelz ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 → B ∈ ℤ
7 5 6 syl ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → B ∈ ℤ
8 7 zred ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → B ∈ ℝ
9 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
10 1p1e2 ⊢ 1 + 1 = 2
11 10 fveq2i ⊢ ℤ ≥ 1 + 1 = ℤ ≥ 2
12 5 11 eleqtrrdi ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → B ∈ ℤ ≥ 1 + 1
13 eluzp1l ⊢ 1 ∈ ℤ ∧ B ∈ ℤ ≥ 1 + 1 → 1 < B
14 9 12 13 sylancr ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → 1 < B
15 8 14 rplogcld ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log ⁡ B ∈ ℝ +
16 2 4 15 ltdiv1d ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log ⁡ X < log ⁡ Y ↔ log ⁡ X log ⁡ B < log ⁡ Y log ⁡ B
17 logltb ⊢ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → X < Y ↔ log ⁡ X < log ⁡ Y
18 17 3adant1 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → X < Y ↔ log ⁡ X < log ⁡ Y
19 relogbval ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + → log B X = log ⁡ X log ⁡ B
20 19 3adant3 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log B X = log ⁡ X log ⁡ B
21 relogbval ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ Y ∈ ℝ + → log B Y = log ⁡ Y log ⁡ B
22 21 3adant2 ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log B Y = log ⁡ Y log ⁡ B
23 20 22 breq12d ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → log B X < log B Y ↔ log ⁡ X log ⁡ B < log ⁡ Y log ⁡ B
24 16 18 23 3bitr4d ⊢ B ∈ ℤ ≥ 2 ∧ X ∈ ℝ + ∧ Y ∈ ℝ + → X < Y ↔ log B X < log B Y