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

Theorem frgrregorufr0 30305
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 6885 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑦) = 𝐾))
43cbvrabv 3426 . . 3 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑦𝑉 ∣ (𝐷𝑦) = 𝐾}
5 eqid 2735 . . 3 (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = (𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
61, 2, 4, 5frgrwopreg 30304 . 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 30299 . . . . . 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 6885 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑣 → ((𝐷𝑥) = 𝐾 ↔ (𝐷𝑣) = 𝐾))
1211cbvrabv 3426 . . . . . . 7 {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾}
1312eqeq1i 2740 . . . . . 6 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅)
14 rabeq0 4363 . . . . . 6 ({𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
1513, 14bitri 275 . . . . 5 ({𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} = ∅ ↔ ∀𝑣𝑉 ¬ (𝐷𝑣) = 𝐾)
16 neqne 2940 . . . . . . . 8 (¬ (𝐷𝑣) = 𝐾 → (𝐷𝑣) ≠ 𝐾)
1716ralimi 3073 . . . . . . 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 30300 . . . . . 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 4445 . . . . 5 ((𝑉 ∖ {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾}) = ∅ ↔ 𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾})
2612eqeq2i 2748 . . . . . . 7 (𝑉 = {𝑥𝑉 ∣ (𝐷𝑥) = 𝐾} ↔ 𝑉 = {𝑣𝑉 ∣ (𝐷𝑣) = 𝐾})
27 rabid2 3449 . . . . . . 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 2108  wne 2932  wral 3051  wrex 3060  {crab 3415  cdif 3923  c0 4308  {csn 4601  {cpr 4603  cfv 6531  1c1 11130  chash 14348  Vtxcvtx 28975  Edgcedg 29026  VtxDegcvtxdg 29445   FriendGraph cfrgr 30239
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 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206
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 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-int 4923  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-2o 8481  df-oadd 8484  df-er 8719  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-fin 8963  df-dju 9915  df-card 9953  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-nn 12241  df-2 12303  df-n0 12502  df-xnn0 12575  df-z 12589  df-uz 12853  df-xadd 13129  df-fz 13525  df-hash 14349  df-edg 29027  df-uhgr 29037  df-ushgr 29038  df-upgr 29061  df-umgr 29062  df-uspgr 29129  df-usgr 29130  df-nbgr 29312  df-vtxdg 29446  df-frgr 30240
This theorem is referenced by:  frgrregorufr  30306
  Copyright terms: Public domain W3C validator