Metamath Proof Explorer


Theorem relogbexp

Description: Identity law for general logarithm: the logarithm of a power to the base is the exponent. Property 6 of Cohen4 p. 361. (Contributed by Stefan O'Rear, 19-Sep-2014) (Revised by AV, 9-Jun-2020)

Ref Expression
Assertion relogbexp ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต logb ( ๐ต โ†‘ ๐‘€ ) ) = ๐‘€ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rpcn โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
2 1 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
3 rpne0 โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ต โ‰  0 )
4 3 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ๐ต โ‰  0 )
5 simpr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ๐ต โ‰  1 )
6 2 4 5 3jca โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
7 eldifpr โŠข ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โ†” ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
8 6 7 sylibr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) )
9 relogbzexp โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( โ„‚ โˆ– { 0 , 1 } ) โˆง ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต logb ( ๐ต โ†‘ ๐‘€ ) ) = ( ๐‘€ ยท ( ๐ต logb ๐ต ) ) )
10 8 9 stoic4a โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต logb ( ๐ต โ†‘ ๐‘€ ) ) = ( ๐‘€ ยท ( ๐ต logb ๐ต ) ) )
11 6 3adant3 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) )
12 logbid1 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0 โˆง ๐ต โ‰  1 ) โ†’ ( ๐ต logb ๐ต ) = 1 )
13 11 12 syl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต logb ๐ต ) = 1 )
14 13 oveq2d โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘€ ยท ( ๐ต logb ๐ต ) ) = ( ๐‘€ ยท 1 ) )
15 zcn โŠข ( ๐‘€ โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„‚ )
16 15 3ad2ant3 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„‚ )
17 16 mulridd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘€ ยท 1 ) = ๐‘€ )
18 10 14 17 3eqtrd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โ‰  1 โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต logb ( ๐ต โ†‘ ๐‘€ ) ) = ๐‘€ )