Theorem cusgredgex 35827

Description: Any two (distinct) vertices in a complete simple graph are connected to each other by an edge. (Contributed by BTernaryTau, 3-Oct-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
cusgredgex.1	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
cusgredgex.2	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
cusgredgex	⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸))

Proof of Theorem cusgredgex

Dummy variable 𝑒 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cusgrcplgr 29934	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → 𝐺 ∈ ComplGraph)
2		cusgredgex.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
3		cusgredgex.2	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
4	2, 3	cplgredgex 35826	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ ComplGraph → ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒))
5	1, 4	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒))
6	5	imp 412	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒)
7		df-rex 3087	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 ↔ ∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒))
8	6, 7	sylib 221	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒))
9		eldifsni 4752	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}) → 𝐵 ≠ 𝐴)
10	9	necomd 3010	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}) → 𝐴 ≠ 𝐵)
11	10	adantl 487	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → 𝐴 ≠ 𝐵)
12		hashprg 14506	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → (𝐴 ≠ 𝐵 ↔ (♯‘{𝐴, 𝐵}) = 2))
13	11, 12	mpbid 235	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → (♯‘{𝐴, 𝐵}) = 2)
14	13	adantl 487	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (♯‘{𝐴, 𝐵}) = 2)
15		cusgrusgr 29933	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → 𝐺 ∈ USGraph)
16	3	usgredgppr 29710	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → (♯‘𝑒) = 2)
17	15, 16	sylan 592	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → (♯‘𝑒) = 2)
18	17	adantr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (♯‘𝑒) = 2)
19	14, 18	eqtr4d 2798	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (♯‘{𝐴, 𝐵}) = (♯‘𝑒))
20		simpl 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
21		vex 3454	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝑒 ∈ V
22		2nn0 12592	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 2 ∈ ℕ0
23		hashvnfin 14471	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑒 ∈ V ∧ 2 ∈ ℕ0) → ((♯‘𝑒) = 2 → 𝑒 ∈ Fin))
24	21, 22, 23	mp2an 705	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((♯‘𝑒) = 2 → 𝑒 ∈ Fin)
25	17, 24	syl 18	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → 𝑒 ∈ Fin)
26		fisshasheq 35824	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑒 ∈ Fin ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 ∧ (♯‘{𝐴, 𝐵}) = (♯‘𝑒)) → {𝐴, 𝐵} = 𝑒)
27	25, 26	syl3an1 1181	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 ∧ (♯‘{𝐴, 𝐵}) = (♯‘𝑒)) → {𝐴, 𝐵} = 𝑒)
28	27	3comr 1143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((♯‘{𝐴, 𝐵}) = (♯‘𝑒) ∧ (𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒) → {𝐴, 𝐵} = 𝑒)
29	28	3exp 1137	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((♯‘{𝐴, 𝐵}) = (♯‘𝑒) → ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → ({𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 → {𝐴, 𝐵} = 𝑒)))
30	19, 20, 29	sylc 66	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ({𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 → {𝐴, 𝐵} = 𝑒))
31	30	3impa 1127	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸 ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ({𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 → {𝐴, 𝐵} = 𝑒))
32	31	3com23 1144	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → ({𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 → {𝐴, 𝐵} = 𝑒))
33	32	3expia 1139	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (𝑒 ∈ 𝐸 → ({𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒 → {𝐴, 𝐵} = 𝑒)))
34	33	imdistand 581	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ((𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒) → (𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒)))
35	34	eximdv 1950	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → (∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} ⊆ 𝑒) → ∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒)))
36	8, 35	mpd 16	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒))
37		pm3.22 465	. . . . . 6 ⊢ ((𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒) → ({𝐴, 𝐵} = 𝑒 ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
38		eqcom 2767	. . . . . . 7 ⊢ ({𝐴, 𝐵} = 𝑒 ↔ 𝑒 = {𝐴, 𝐵})
39	38	anbi1i 636	. . . . . 6 ⊢ (({𝐴, 𝐵} = 𝑒 ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ↔ (𝑒 = {𝐴, 𝐵} ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
40	37, 39	sylib 221	. . . . 5 ⊢ ((𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒) → (𝑒 = {𝐴, 𝐵} ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
41	40	eximi 1868	. . . 4 ⊢ (∃𝑒(𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝐴, 𝐵} = 𝑒) → ∃𝑒(𝑒 = {𝐴, 𝐵} ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
42	36, 41	syl 18	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → ∃𝑒(𝑒 = {𝐴, 𝐵} ∧ 𝑒 ∈ 𝐸))
43		prex 5395	. . . 4 ⊢ {𝐴, 𝐵} ∈ V
44		eleq1 2848	. . . 4 ⊢ (𝑒 = {𝐴, 𝐵} → (𝑒 ∈ 𝐸 ↔ {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸))
45	43, 44	ceqsexv 3498	. . 3 ⊢ (∃𝑒(𝑒 = {𝐴, 𝐵} ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ↔ {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸)
46	42, 45	sylib 221	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ ComplUSGraph ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴}))) → {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸)
47	46	ex 418	1 ⊢ (𝐺 ∈ ComplUSGraph → ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ (𝑉 ∖ {𝐴})) → {𝐴, 𝐵} ∈ 𝐸))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ∖ cdif 3895   ⊆ wss 3898  {csn 4583  {cpr 4585  ‘cfv 6527  Fincfn 8951  2c2 12366  ℕ₀cn0 12575  ♯chash 14441  Vtxcvtx 29507  Edgcedg 29558  USGraphcusgr 29663  ComplGraphccplgr 29923  ComplUSGraphccusgr 29924

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11227  ax-resscn 11228  ax-1cn 11229  ax-icn 11230  ax-addcl 11231  ax-addrcl 11232  ax-mulcl 11233  ax-mulrcl 11234  ax-mulcom 11235  ax-addass 11236  ax-mulass 11237  ax-distr 11238  ax-i2m1 11239  ax-1ne0 11240  ax-1rid 11241  ax-rnegex 11242  ax-rrecex 11243  ax-cnre 11244  ax-pre-lttri 11245  ax-pre-lttrn 11246  ax-pre-ltadd 11247  ax-pre-mulgt0 11248

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-oadd 8458  df-er 8695  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-dju 9953  df-card 9991  df-pnf 11316  df-mnf 11317  df-xr 11318  df-ltxr 11319  df-le 11320  df-sub 11514  df-neg 11515  df-nn 12305  df-2 12374  df-n0 12576  df-z 12663  df-uz 12935  df-fz 13609  df-hash 14442  df-edg 29559  df-usgr 29665  df-nbgr 29847  df-uvtx 29900  df-cplgr 29925  df-cusgr 29926

This theorem is used by:  cusgredgex2  35828