Theorem cusgredg 27791

Description: In a complete simple graph, the edges are all the pairs of different vertices. (Contributed by Alexander van der Vekens, 12-Jan-2018.) (Revised by AV, 1-Nov-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
iscusgrvtx.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
iscusgredg.v	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
cusgredg	⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → 𝐸 = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2})

Distinct variable groups:   𝑥,𝐺   𝑥,𝑉

Allowed substitution hint:   𝐸(𝑥)

Proof of Theorem cusgredg

Dummy variables 𝑣 𝑛 𝑝 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iscusgrvtx.v	. . 3 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2		iscusgredg.v	. . 3 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
3	1, 2	iscusgredg 27790	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph ↔ (𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸))
4		usgredgss 27529	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (Edg‘𝐺) ⊆ {𝑥 ∈ 𝒫 (Vtx‘𝐺) ∣ (♯‘𝑥) = 2})
5	1	pweqi 4551	. . . . . 6 ⊢ 𝒫 𝑉 = 𝒫 (Vtx‘𝐺)
6	5	rabeqi 3416	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2} = {𝑥 ∈ 𝒫 (Vtx‘𝐺) ∣ (♯‘𝑥) = 2}
7	4, 2, 6	3sstr4g 3966	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → 𝐸 ⊆ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2})
8	7	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸) → 𝐸 ⊆ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2})
9		elss2prb 14201	. . . . 5 ⊢ (𝑝 ∈ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2} ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑉 ∃𝑧 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}))
10		sneq 4571	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑣 = 𝑦 → {𝑣} = {𝑦})
11	10	difeq2d 4057	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑣 = 𝑦 → (𝑉 ∖ {𝑣}) = (𝑉 ∖ {𝑦}))
12		preq2 4670	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑣 = 𝑦 → {𝑛, 𝑣} = {𝑛, 𝑦})
13	12	eleq1d 2823	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑣 = 𝑦 → ({𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ {𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸))
14	11, 13	raleqbidv 3336	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑣 = 𝑦 → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸))
15	14	rspcv 3557	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸))
16	15	adantr 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸))
17	16	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸))
18		simpr 485	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → 𝑧 ∈ 𝑉)
19		necom 2997	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ≠ 𝑧 ↔ 𝑧 ≠ 𝑦)
20	19	biimpi 215	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ≠ 𝑧 → 𝑧 ≠ 𝑦)
21	20	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}) → 𝑧 ≠ 𝑦)
22	18, 21	anim12i 613	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → (𝑧 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦))
23		eldifsn 4720	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}) ↔ (𝑧 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦))
24	22, 23	sylibr 233	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → 𝑧 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}))
25		preq1 4669	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = 𝑧 → {𝑛, 𝑦} = {𝑧, 𝑦})
26	25	eleq1d 2823	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑧 → ({𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ {𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸))
27	26	rspcv 3557	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}) → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸 → {𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸))
28	24, 27	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑦}){𝑛, 𝑦} ∈ 𝐸 → {𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸))
29		id 22	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑝 = {𝑦, 𝑧} → 𝑝 = {𝑦, 𝑧})
30		prcom 4668	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ {𝑦, 𝑧} = {𝑧, 𝑦}
31	29, 30	eqtr2di 2795	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑝 = {𝑦, 𝑧} → {𝑧, 𝑦} = 𝑝)
32	31	eleq1d 2823	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑝 = {𝑦, 𝑧} → ({𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ 𝑝 ∈ 𝐸))
33	32	biimpd 228	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑝 = {𝑦, 𝑧} → ({𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸 → 𝑝 ∈ 𝐸))
34	33	a1d 25	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑝 = {𝑦, 𝑧} → (𝐺 ∈ USGraph → ({𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸 → 𝑝 ∈ 𝐸)))
35	34	ad2antll 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → (𝐺 ∈ USGraph → ({𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸 → 𝑝 ∈ 𝐸)))
36	35	com23 86	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → ({𝑧, 𝑦} ∈ 𝐸 → (𝐺 ∈ USGraph → 𝑝 ∈ 𝐸)))
37	17, 28, 36	3syld 60	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) ∧ (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧})) → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → (𝐺 ∈ USGraph → 𝑝 ∈ 𝐸)))
38	37	ex 413	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → ((𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}) → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → (𝐺 ∈ USGraph → 𝑝 ∈ 𝐸))))
39	38	rexlimivv 3221	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝑉 ∃𝑧 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}) → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → (𝐺 ∈ USGraph → 𝑝 ∈ 𝐸)))
40	39	com13 88	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸 → (∃𝑦 ∈ 𝑉 ∃𝑧 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}) → 𝑝 ∈ 𝐸)))
41	40	imp 407	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸) → (∃𝑦 ∈ 𝑉 ∃𝑧 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑧 ∧ 𝑝 = {𝑦, 𝑧}) → 𝑝 ∈ 𝐸))
42	9, 41	syl5bi 241	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸) → (𝑝 ∈ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2} → 𝑝 ∈ 𝐸))
43	42	ssrdv 3927	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸) → {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2} ⊆ 𝐸)
44	8, 43	eqssd 3938	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑛, 𝑣} ∈ 𝐸) → 𝐸 = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2})
45	3, 44	sylbi 216	1 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → 𝐸 = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (♯‘𝑥) = 2})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1539   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∀wral 3064  ∃wrex 3065  {crab 3068   ∖ cdif 3884   ⊆ wss 3887  𝒫 cpw 4533  {csn 4561  {cpr 4563  ‘cfv 6433  2c2 12028  ♯chash 14044  Vtxcvtx 27366  Edgcedg 27417  USGraphcusgr 27519  ComplUSGraphccusgr 27777

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-oadd 8301  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-dju 9659  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-n0 12234  df-xnn0 12306  df-z 12320  df-uz 12583  df-fz 13240  df-hash 14045  df-edg 27418  df-upgr 27452  df-umgr 27453  df-usgr 27521  df-nbgr 27700  df-uvtx 27753  df-cplgr 27778  df-cusgr 27779

This theorem is referenced by:  cusgrfilem1  27822