MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  frgrregorufr0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frgrregorufr0 30303
Description: In a friendship graph there are either no vertices having degree 𝐾, or all vertices have degree 𝐾 for any (nonnegative integer) 𝐾, unless there is a universal friend. This corresponds to claim 2 in [Huneke] p. 2: "... all vertices have degree k, unless there is a universal friend." (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Jan-2018.) (Revised by AV, 11-May-2021.) (Proof shortened by AV, 3-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
frgrregorufr0.v 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
frgrregorufr0.e 𝐸 = (Edg‘𝐺)
frgrregorufr0.d 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
frgrregorufr0 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
Distinct variable groups:   𝑣,𝐷,𝑤   𝑣,𝐸   𝑣,𝐺,𝑤   𝑣,𝐾,𝑤   𝑣,𝑉,𝑤
Allowed substitution hint:   𝐸(𝑤)

Proof of Theorem frgrregorufr0
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frgrregorufr0.v . . 3 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2 frgrregorufr0.d . . 3 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
3 fveqeq2 6849 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑦) = 𝐾))
43cbvrabv 3413 . . 3 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑦𝑉 ∣ (𝐷𝑦) = 𝐾}
5 eqid 2729 . . 3 (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
61, 2, 4, 5frgrwopreg 30302 . 2 (𝐺 ∈ FriendGraph → (((♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1 ∨ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅) ∨ ((♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1 ∨ (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅)))
7 frgrregorufr0.e . . . . . . 7 𝐸 = (Edg‘𝐺)
81, 2, 4, 5, 7frgrwopreg1 30297 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1) → ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
983mix3d 1339 . . . . 5 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1) → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
109expcom 413 . . . 4 ((♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1 → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
11 fveqeq2 6849 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑣 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑣) = 𝐾))
1211cbvrabv 3413 . . . . . . 7 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾}
1312eqeq1i 2734 . . . . . 6 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅)
14 rabeq0 4347 . . . . . 6 ({𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
1513, 14bitri 275 . . . . 5 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
16 neqne 2933 . . . . . . . 8 (¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → (𝐷𝑣) ≠ 𝐾)
1716ralimi 3066 . . . . . . 7 (∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾)
18173mix2d 1338 . . . . . 6 (∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
1918a1d 25 . . . . 5 (∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
2015, 19sylbi 217 . . . 4 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
2110, 20jaoi 857 . . 3 (((♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1 ∨ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅) → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
221, 2, 4, 5, 7frgrwopreg2 30298 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1) → ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
23223mix3d 1339 . . . . 5 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1) → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
2423expcom 413 . . . 4 ((♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1 → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
25 difrab0eq 4429 . . . . 5 ((𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅ ↔ 𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
2612eqeq2i 2742 . . . . . . 7 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} ↔ 𝑉 = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾})
27 rabid2 3436 . . . . . . 7 (𝑉 = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} ↔ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾)
2826, 27bitri 275 . . . . . 6 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} ↔ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾)
29 3mix1 1331 . . . . . . 7 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
3029a1d 25 . . . . . 6 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
3128, 30sylbi 217 . . . . 5 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
3225, 31sylbi 217 . . . 4 ((𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅ → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
3324, 32jaoi 857 . . 3 (((♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1 ∨ (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅) → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
3421, 33jaoi 857 . 2 ((((♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1 ∨ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅) ∨ ((♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1 ∨ (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅)) → (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
356, 34mpcom 38 1 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  wo 847  w3o 1085   = wceq 1540  wcel 2109  wne 2925  wral 3044  wrex 3053  {crab 3402  cdif 3908  c0 4292  {csn 4585  {cpr 4587  cfv 6499  1c1 11045  chash 14271  Vtxcvtx 28976  Edgcedg 29027  VtxDegcvtxdg 29446   FriendGraph cfrgr 30237
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-rep 5229  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5315  ax-pr 5382  ax-un 7691  ax-cnex 11100  ax-resscn 11101  ax-1cn 11102  ax-icn 11103  ax-addcl 11104  ax-addrcl 11105  ax-mulcl 11106  ax-mulrcl 11107  ax-mulcom 11108  ax-addass 11109  ax-mulass 11110  ax-distr 11111  ax-i2m1 11112  ax-1ne0 11113  ax-1rid 11114  ax-rnegex 11115  ax-rrecex 11116  ax-cnre 11117  ax-pre-lttri 11118  ax-pre-lttrn 11119  ax-pre-ltadd 11120  ax-pre-mulgt0 11121
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 3351  df-reu 3352  df-rab 3403  df-v 3446  df-sbc 3751  df-csb 3860  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3931  df-nul 4293  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-int 4907  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6262  df-ord 6323  df-on 6324  df-lim 6325  df-suc 6326  df-iota 6452  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-riota 7326  df-ov 7372  df-oprab 7373  df-mpo 7374  df-om 7823  df-1st 7947  df-2nd 7948  df-frecs 8237  df-wrecs 8268  df-recs 8317  df-rdg 8355  df-1o 8411  df-2o 8412  df-oadd 8415  df-er 8648  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-dju 9830  df-card 9868  df-pnf 11186  df-mnf 11187  df-xr 11188  df-ltxr 11189  df-le 11190  df-sub 11383  df-neg 11384  df-nn 12163  df-2 12225  df-n0 12419  df-xnn0 12492  df-z 12506  df-uz 12770  df-xadd 13049  df-fz 13445  df-hash 14272  df-edg 29028  df-uhgr 29038  df-ushgr 29039  df-upgr 29062  df-umgr 29063  df-uspgr 29130  df-usgr 29131  df-nbgr 29313  df-vtxdg 29447  df-frgr 30238
This theorem is referenced by:  frgrregorufr  30304
  Copyright terms: Public domain W3C validator