Theorem 1to3vfriendship 30541

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 30540	. 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 4694	. . . . . 6 ⊢ {𝑤, 𝑣} = {𝑣, 𝑤}
5	4	eleq1i 2856	. . . . 5 ⊢ ({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ {𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
6	5	birani 508	. . . 4 ⊢ (({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → {𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
7	6	ralimi 3102	. . 3 ⊢ (∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
8	7	reximi 3103	. 2 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ∧ ∃!𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑤, 𝑥} ∈ 𝐸) → ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
9	3, 8	syl6 36	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 400   ∨ w3o 1100   = wceq 1563   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  ∃!wreu 3368   ∖ cdif 3904  {csn 4585  {cpr 4587  {ctp 4589  ‘cfv 6525  Vtxcvtx 29255  Edgcedg 29306   FriendGraph cfrgr 30518

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-oadd 8445  df-er 8682  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-dju 9875  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-nn 12225  df-2 12294  df-n0 12496  df-z 12583  df-uz 12854  df-fz 13527  df-hash 14358  df-edg 29307  df-umgr 29342  df-usgr 29410  df-frgr 30519

This theorem is referenced by:  friendship  30659