Theorem 1to3vfriendship 30229

Description: The friendship theorem for small graphs: In every friendship graph with one, two or three vertices, there is a vertex which is adjacent to all other vertices. (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
1to3vfriendship	⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵, 𝐶})) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))

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

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

Proof of Theorem 1to3vfriendship

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		3vfriswmgr.v	. . 3 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2		3vfriswmgr.e	. . 3 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
3	1, 2	1to3vfriswmgr 30228	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵, 𝐶})) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸)))
4		prcom 4684	. . . . . . 7 ⊢ {𝑤, 𝑣} = {𝑣, 𝑤}
5	4	eleq1i 2819	. . . . . 6 ⊢ ({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ {𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
6	5	biimpi 216	. . . . 5 ⊢ ({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 → {𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
7	6	adantr 480	. . . 4 ⊢ (({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → {𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
8	7	ralimi 3066	. . 3 ⊢ (∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
9	8	reximi 3067	. 2 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
10	3, 9	syl6 35	1 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝑉 = {𝐴} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵} ∨ 𝑉 = {𝐴, 𝐵, 𝐶})) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ w3o 1085   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3044  ∃wrex 3053  ∃!wreu 3341   ∖ cdif 3900  {csn 4577  {cpr 4579  {ctp 4581  ‘cfv 6482  Vtxcvtx 28945  Edgcedg 28996   FriendGraph cfrgr 30206

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-uni 4859  df-int 4897  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-1o 8388  df-oadd 8392  df-er 8625  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-fin 8876  df-dju 9797  df-card 9835  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-nn 12129  df-2 12191  df-n0 12385  df-z 12472  df-uz 12736  df-fz 13411  df-hash 14238  df-edg 28997  df-umgr 29032  df-usgr 29100  df-frgr 30207

This theorem is referenced by:  friendship  30347