Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  umgr3cyclex Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem umgr3cyclex 27356
 Description: If there are three (different) vertices in a multigraph which are mutually connected by edges, there is a 3-cycle in the graph containing one of these vertices. (Contributed by Alexander van der Vekens, 17-Nov-2017.) (Revised by AV, 12-Feb-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
uhgr3cyclex.v 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
uhgr3cyclex.e 𝐸 = (Edg‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
umgr3cyclex ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → ∃𝑓𝑝(𝑓(Cycles‘𝐺)𝑝 ∧ (♯‘𝑓) = 3 ∧ (𝑝‘0) = 𝐴))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑓,𝑝   𝐵,𝑓,𝑝   𝐶,𝑓,𝑝   𝑓,𝐺,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑓,𝑝)   𝑉(𝑓,𝑝)

Proof of Theorem umgr3cyclex
StepHypRef Expression
1 umgruhgr 26219 . . 3 (𝐺 ∈ UMGraph → 𝐺 ∈ UHGraph)
213ad2ant1 1128 . 2 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → 𝐺 ∈ UHGraph)
3 simp2 1132 . 2 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉))
4 uhgr3cyclex.e . . . . . 6 𝐸 = (Edg‘𝐺)
54umgredgne 26260 . . . . 5 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸) → 𝐴𝐵)
653ad2antr1 1204 . . . 4 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → 𝐴𝐵)
7 prcom 4411 . . . . . . . 8 {𝐶, 𝐴} = {𝐴, 𝐶}
87eleq1i 2830 . . . . . . 7 ({𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸 ↔ {𝐴, 𝐶} ∈ 𝐸)
98biimpi 206 . . . . . 6 ({𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸 → {𝐴, 𝐶} ∈ 𝐸)
1093ad2ant3 1130 . . . . 5 (({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸) → {𝐴, 𝐶} ∈ 𝐸)
114umgredgne 26260 . . . . 5 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐴, 𝐶} ∈ 𝐸) → 𝐴𝐶)
1210, 11sylan2 492 . . . 4 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → 𝐴𝐶)
13 simp2 1132 . . . . 5 (({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸) → {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸)
144umgredgne 26260 . . . . 5 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸) → 𝐵𝐶)
1513, 14sylan2 492 . . . 4 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → 𝐵𝐶)
166, 12, 153jca 1123 . . 3 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → (𝐴𝐵𝐴𝐶𝐵𝐶))
17163adant2 1126 . 2 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → (𝐴𝐵𝐴𝐶𝐵𝐶))
18 simp3 1133 . 2 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸))
19 uhgr3cyclex.v . . 3 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2019, 4uhgr3cyclex 27355 . 2 ((𝐺 ∈ UHGraph ∧ ((𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ (𝐴𝐵𝐴𝐶𝐵𝐶)) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → ∃𝑓𝑝(𝑓(Cycles‘𝐺)𝑝 ∧ (♯‘𝑓) = 3 ∧ (𝑝‘0) = 𝐴))
212, 3, 17, 18, 20syl121anc 1482 1 ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐴𝑉𝐵𝑉𝐶𝑉) ∧ ({𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸 ∧ {𝐵, 𝐶} ∈ 𝐸 ∧ {𝐶, 𝐴} ∈ 𝐸)) → ∃𝑓𝑝(𝑓(Cycles‘𝐺)𝑝 ∧ (♯‘𝑓) = 3 ∧ (𝑝‘0) = 𝐴))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1072   = wceq 1632  ∃wex 1853   ∈ wcel 2139   ≠ wne 2932  {cpr 4323   class class class wbr 4804  ‘cfv 6049  0cc0 10148  3c3 11283  ♯chash 13331  Vtxcvtx 26094  Edgcedg 26159  UHGraphcuhgr 26171  UMGraphcumgr 26196  Cyclesccycls 26912 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-ifp 1051  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-oadd 7734  df-er 7913  df-map 8027  df-pm 8028  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-card 8975  df-cda 9202  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-4 11293  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-hash 13332  df-word 13505  df-concat 13507  df-s1 13508  df-s2 13813  df-s3 13814  df-s4 13815  df-edg 26160  df-uhgr 26173  df-upgr 26197  df-umgr 26198  df-wlks 26726  df-trls 26820  df-pths 26843  df-cycls 26914 This theorem is referenced by:  umgr3v3e3cycl  27357  3cyclfrgr  27463
 Copyright terms: Public domain W3C validator