Theorem extwwlkfabel 30411

Description: Characterization of an element of the set (𝑋𝐶𝑁), i.e., a double loop of length 𝑁 on vertex 𝑋 with a construction from the set 𝐹 of closed walks on 𝑋 with length smaller by 2 than the fixed length by appending a neighbor of the last vertex and afterwards the last vertex (which is the first vertex) itself ("walking forth and back" from the last vertex). (Contributed by AV, 22-Feb-2022.) (Revised by AV, 31-Oct-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
extwwlkfab.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
extwwlkfab.c	⊢ 𝐶 = (𝑣 ∈ 𝑉, 𝑛 ∈ (ℤ≥‘2) ↦ {𝑤 ∈ (𝑣(ClWWalksNOn‘𝐺)𝑛) ∣ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = 𝑣})
extwwlkfab.f	⊢ 𝐹 = (𝑋(ClWWalksNOn‘𝐺)(𝑁 − 2))

Assertion

Ref	Expression
extwwlkfabel	⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → (𝑊 ∈ (𝑋𝐶𝑁) ↔ (𝑊 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∧ ((𝑊 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑊‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑊‘(𝑁 − 2)) = 𝑋))))

Distinct variable groups:   𝑛,𝐺,𝑣,𝑤   𝑛,𝑁,𝑣,𝑤   𝑛,𝑉,𝑣,𝑤   𝑛,𝑋,𝑣,𝑤   𝑤,𝐹   𝑤,𝑊

Allowed substitution hints:   𝐶(𝑤,𝑣,𝑛)   𝐹(𝑣,𝑛)   𝑊(𝑣,𝑛)

Proof of Theorem extwwlkfabel

Step	Hyp	Ref	Expression
1		extwwlkfab.v	. . . 4 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2		extwwlkfab.c	. . . 4 ⊢ 𝐶 = (𝑣 ∈ 𝑉, 𝑛 ∈ (ℤ≥‘2) ↦ {𝑤 ∈ (𝑣(ClWWalksNOn‘𝐺)𝑛) ∣ (𝑤‘(𝑛 − 2)) = 𝑣})
3		extwwlkfab.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑋(ClWWalksNOn‘𝐺)(𝑁 − 2))
4	1, 2, 3	extwwlkfab 30410	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → (𝑋𝐶𝑁) = {𝑤 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∣ ((𝑤 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑤‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑤‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)})
5	4	eleq2d 2823	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → (𝑊 ∈ (𝑋𝐶𝑁) ↔ 𝑊 ∈ {𝑤 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∣ ((𝑤 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑤‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑤‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)}))
6		oveq1 7367	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (𝑤 prefix (𝑁 − 2)) = (𝑊 prefix (𝑁 − 2)))
7	6	eleq1d 2822	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((𝑤 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ↔ (𝑊 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹))
8		fveq1 6834	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (𝑤‘(𝑁 − 1)) = (𝑊‘(𝑁 − 1)))
9	8	eleq1d 2822	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((𝑤‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ (𝑊‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋)))
10		fveq1 6834	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (𝑤‘(𝑁 − 2)) = (𝑊‘(𝑁 − 2)))
11	10	eqeq1d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((𝑤‘(𝑁 − 2)) = 𝑋 ↔ (𝑊‘(𝑁 − 2)) = 𝑋))
12	7, 9, 11	3anbi123d 1439	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (((𝑤 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑤‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑤‘(𝑁 − 2)) = 𝑋) ↔ ((𝑊 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑊‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑊‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)))
13	12	elrab 3647	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ {𝑤 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∣ ((𝑤 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑤‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑤‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)} ↔ (𝑊 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∧ ((𝑊 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑊‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑊‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)))
14	5, 13	bitrdi 287	1 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → (𝑊 ∈ (𝑋𝐶𝑁) ↔ (𝑊 ∈ (𝑁 ClWWalksN 𝐺) ∧ ((𝑊 prefix (𝑁 − 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑊‘(𝑁 − 1)) ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ (𝑊‘(𝑁 − 2)) = 𝑋))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  {crab 3400  ‘cfv 6493  (class class class)co 7360   ∈ cmpo 7362  1c1 11031   − cmin 11368  2c2 12204  3c3 12205  ℤ_≥cuz 12755   prefix cpfx 14598  Vtxcvtx 29052  USGraphcusgr 29205   NeighbVtx cnbgr 29388   ClWWalksN cclwwlkn 30082  ClWWalksNOncclwwlknon 30145

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-map 8769  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-dju 9817  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-uz 12756  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-hash 14258  df-word 14441  df-lsw 14490  df-substr 14569  df-pfx 14599  df-edg 29104  df-upgr 29138  df-umgr 29139  df-usgr 29207  df-nbgr 29389  df-wwlks 29886  df-wwlksn 29887  df-clwwlk 30040  df-clwwlkn 30083  df-clwwlknon 30146

This theorem is referenced by:  numclwwlk1lem2foa  30412  numclwwlk1lem2f  30413