Theorem 1to2vfriswmgr 30298

Description: Every friendship graph with one or two vertices is a windmill graph. (Contributed by Alexander van der Vekens, 6-Oct-2017.) (Revised by AV, 31-Mar-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
3vfriswmgr.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
3vfriswmgr.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
1to2vfriswmgr	⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵})) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))

Distinct variable groups:   𝑤,𝐴   𝑤,𝐵   𝑤,𝐸   𝑤,𝐺   𝑤,𝑉   𝑤,𝑋   𝐴,ℎ,𝑣,𝑤   𝐵,ℎ,𝑣   ℎ,𝐸,𝑣   ℎ,𝑉,𝑣

Allowed substitution hints:   𝐺(𝑣,ℎ)   𝑋(𝑣,ℎ)

Proof of Theorem 1to2vfriswmgr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1vwmgr 30295	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 = {𝐴}) → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
2	1	a1d 25	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 = {𝐴}) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
3	2	expcom 413	. . 3 ⊢ (𝑉 = {𝐴} → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))))
4		simpr 484	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ 𝑋)
5		simpll 767	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ V)
6		simplr 769	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝐴 ≠ 𝐵)
7	4, 5, 6	3jca 1129	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵))
8		3vfriswmgr.v	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
9	8	eqeq1i 2742	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑉 = {𝐴, 𝐵} ↔ (Vtx‘𝐺) = {𝐴, 𝐵})
10	9	biimpi 216	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (Vtx‘𝐺) = {𝐴, 𝐵})
11		nfrgr2v 30291	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ (Vtx‘𝐺) = {𝐴, 𝐵}) → 𝐺 ∉ FriendGraph )
12	7, 10, 11	syl2anr 597	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∧ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐺 ∉ FriendGraph )
13		df-nel 3047	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∉ FriendGraph ↔ ¬ 𝐺 ∈ FriendGraph )
14	12, 13	sylib 218	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∧ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ¬ 𝐺 ∈ FriendGraph )
15	14	pm2.21d 121	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∧ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
16	15	expcom 413	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))))
17	16	ex 412	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))))
18	17	com23 86	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))))
19		ianor 984	. . . . . . 7 ⊢ (¬ (𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ↔ (¬ 𝐵 ∈ V ∨ ¬ 𝐴 ≠ 𝐵))
20		prprc2 4766	. . . . . . . 8 ⊢ (¬ 𝐵 ∈ V → {𝐴, 𝐵} = {𝐴})
21		nne 2944	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ 𝐴 ≠ 𝐵 ↔ 𝐴 = 𝐵)
22		preq2 4734	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 = 𝐴 → {𝐴, 𝐵} = {𝐴, 𝐴})
23	22	eqcoms 2745	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 = 𝐵 → {𝐴, 𝐵} = {𝐴, 𝐴})
24		dfsn2 4639	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝐴} = {𝐴, 𝐴}
25	23, 24	eqtr4di 2795	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 𝐵 → {𝐴, 𝐵} = {𝐴})
26	21, 25	sylbi 217	. . . . . . . 8 ⊢ (¬ 𝐴 ≠ 𝐵 → {𝐴, 𝐵} = {𝐴})
27	20, 26	jaoi 858	. . . . . . 7 ⊢ ((¬ 𝐵 ∈ V ∨ ¬ 𝐴 ≠ 𝐵) → {𝐴, 𝐵} = {𝐴})
28	19, 27	sylbi 217	. . . . . 6 ⊢ (¬ (𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → {𝐴, 𝐵} = {𝐴})
29	28	eqeq2d 2748	. . . . 5 ⊢ (¬ (𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝑉 = {𝐴, 𝐵} ↔ 𝑉 = {𝐴}))
30	29, 3	biimtrdi 253	. . . 4 ⊢ (¬ (𝐵 ∈ V ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))))
31	18, 30	pm2.61i 182	. . 3 ⊢ (𝑉 = {𝐴, 𝐵} → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))))
32	3, 31	jaoi 858	. 2 ⊢ ((𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵}) → (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))))
33	32	impcom 407	1 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵})) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃ℎ ∈ 𝑉 ∀𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ})({𝑣, ℎ} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {ℎ}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 848   ∧ w3a 1087   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2940   ∉ wnel 3046  ∀wral 3061  ∃wrex 3070  ∃!wreu 3378  Vcvv 3480   ∖ cdif 3948  {csn 4626  {cpr 4628  ‘cfv 6561  Vtxcvtx 29013  Edgcedg 29064   FriendGraph cfrgr 30277

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-oadd 8510  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-dju 9941  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-2 12329  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-hash 14370  df-edg 29065  df-umgr 29100  df-usgr 29168  df-frgr 30278

This theorem is referenced by:  1to3vfriswmgr  30299