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

Theorem frgrregorufr0 30356
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 6929 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑦) = 𝐾))
43cbvrabv 3454 . . 3 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑦𝑉 ∣ (𝐷𝑦) = 𝐾}
5 eqid 2740 . . 3 (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
61, 2, 4, 5frgrwopreg 30355 . 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 30350 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘{𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = 1) → ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
983mix3d 1338 . . . . 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 6929 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑣 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑣) = 𝐾))
1211cbvrabv 3454 . . . . . . 7 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾}
1312eqeq1i 2745 . . . . . 6 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅)
14 rabeq0 4411 . . . . . 6 ({𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
1513, 14bitri 275 . . . . 5 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
16 neqne 2954 . . . . . . . 8 (¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → (𝐷𝑣) ≠ 𝐾)
1716ralimi 3089 . . . . . . 7 (∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾)
18173mix2d 1337 . . . . . 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 856 . . 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 30351 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (♯‘(𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})) = 1) → ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)
23223mix3d 1338 . . . . 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 4493 . . . . 5 ((𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅ ↔ 𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
2612eqeq2i 2753 . . . . . . 7 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} ↔ 𝑉 = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾})
27 rabid2 3478 . . . . . . 7 (𝑉 = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} ↔ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾)
2826, 27bitri 275 . . . . . 6 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} ↔ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾)
29 3mix1 1330 . . . . . . 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 856 . . 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 856 . 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 846  w3o 1086   = wceq 1537  wcel 2108  wne 2946  wral 3067  wrex 3076  {crab 3443  cdif 3973  c0 4352  {csn 4648  {cpr 4650  cfv 6573  1c1 11185  chash 14379  Vtxcvtx 29031  Edgcedg 29082  VtxDegcvtxdg 29501   FriendGraph cfrgr 30290
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-2o 8523  df-oadd 8526  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-dju 9970  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-nn 12294  df-2 12356  df-n0 12554  df-xnn0 12626  df-z 12640  df-uz 12904  df-xadd 13176  df-fz 13568  df-hash 14380  df-edg 29083  df-uhgr 29093  df-ushgr 29094  df-upgr 29117  df-umgr 29118  df-uspgr 29185  df-usgr 29186  df-nbgr 29368  df-vtxdg 29502  df-frgr 30291
This theorem is referenced by:  frgrregorufr  30357
  Copyright terms: Public domain W3C validator