Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  frgrregorufr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frgrregorufr 27305
 Description: If there is a vertex having degree 𝐾 for each (nonnegative integer) 𝐾 in a friendship graph, then either all vertices have degree 𝐾 or there is a universal friend. This corresponds to claim 2 in [Huneke] p. 2: "Suppose there is a vertex of degree k > 1. ... all vertices have degree k, unless there is a universal friend. ... It follows that G is k-regular, i.e., the degree of every vertex is k". (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Jan-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
frgrregorufr0.v 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
frgrregorufr0.e 𝐸 = (Edg‘𝐺)
frgrregorufr0.d 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
frgrregorufr (𝐺 ∈ FriendGraph → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
Distinct variable groups:   𝑣,𝐷,𝑤   𝑣,𝐸   𝑣,𝐺,𝑤   𝑣,𝐾,𝑤   𝑣,𝑉,𝑤   𝐷,𝑎,𝑣   𝐸,𝑎   𝐾,𝑎   𝑉,𝑎,𝑤
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑤)   𝐺(𝑎)

Proof of Theorem frgrregorufr
StepHypRef Expression
1 frgrregorufr0.v . . 3 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2 frgrregorufr0.e . . 3 𝐸 = (Edg‘𝐺)
3 frgrregorufr0.d . . 3 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
41, 2, 3frgrregorufr0 27304 . 2 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
5 orc 399 . . . 4 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
65a1d 25 . . 3 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
7 fveq2 6229 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑎 → (𝐷𝑣) = (𝐷𝑎))
87neeq1d 2882 . . . . . . 7 (𝑣 = 𝑎 → ((𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ↔ (𝐷𝑎) ≠ 𝐾))
98rspcva 3338 . . . . . 6 ((𝑎𝑉 ∧ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾) → (𝐷𝑎) ≠ 𝐾)
10 df-ne 2824 . . . . . . 7 ((𝐷𝑎) ≠ 𝐾 ↔ ¬ (𝐷𝑎) = 𝐾)
11 pm2.21 120 . . . . . . 7 (¬ (𝐷𝑎) = 𝐾 → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1210, 11sylbi 207 . . . . . 6 ((𝐷𝑎) ≠ 𝐾 → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
139, 12syl 17 . . . . 5 ((𝑎𝑉 ∧ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾) → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1413ancoms 468 . . . 4 ((∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾𝑎𝑉) → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1514rexlimdva 3060 . . 3 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
16 olc 398 . . . 4 (∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
1716a1d 25 . . 3 (∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
186, 15, 173jaoi 1431 . 2 ((∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸) → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
194, 18syl 17 1 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∨ wo 382   ∧ wa 383   ∨ w3o 1053   = wceq 1523   ∈ wcel 2030   ≠ wne 2823  ∀wral 2941  ∃wrex 2942   ∖ cdif 3604  {csn 4210  {cpr 4212  ‘cfv 5926  Vtxcvtx 25919  Edgcedg 25984  VtxDegcvtxdg 26417   FriendGraph cfrgr 27236 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-2 11117  df-n0 11331  df-xnn0 11402  df-z 11416  df-uz 11726  df-xadd 11985  df-fz 12365  df-hash 13158  df-edg 25985  df-uhgr 25998  df-ushgr 25999  df-upgr 26022  df-umgr 26023  df-uspgr 26090  df-usgr 26091  df-nbgr 26270  df-vtxdg 26418  df-frgr 27237 This theorem is referenced by:  frgrregorufrg  27306
 Copyright terms: Public domain W3C validator