Theorem frgrwopregbsn 30166

Description: According to statement 5 in [Huneke] p. 2: "If ... B is a singleton, then that singleton is a universal friend". This version of frgrwopreg2 30168 is stricter (claiming that the singleton itself is a universal friend instead of claiming the existence of a universal friend only) and therefore closer to Huneke's statement. This strict variant, however, is not required for the proof of the friendship theorem. (Contributed by AV, 4-Feb-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
frgrwopreg.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
frgrwopreg.d	⊢ 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
frgrwopreg.a	⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝑉 ∣ (𝐷‘𝑥) = 𝐾}
frgrwopreg.b	⊢ 𝐵 = (𝑉 ∖ 𝐴)
frgrwopreg.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
frgrwopregbsn	⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑉   𝑥,𝐴   𝑥,𝐺   𝑥,𝐾   𝑥,𝐷   𝑥,𝑋   𝑥,𝐵   𝑤,𝐴   𝑤,𝐵   𝑤,𝐺,𝑥   𝑤,𝑉   𝑤,𝑋

Allowed substitution hints:   𝐷(𝑤)   𝐸(𝑥,𝑤)   𝐾(𝑤)

Proof of Theorem frgrwopregbsn

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		frgrwopreg.v	. . . 4 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2		frgrwopreg.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
3		frgrwopreg.a	. . . 4 ⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝑉 ∣ (𝐷‘𝑥) = 𝐾}
4		frgrwopreg.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (𝑉 ∖ 𝐴)
5		frgrwopreg.e	. . . 4 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
6	1, 2, 3, 4, 5	frgrwopreglem4 30164	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ FriendGraph → ∀𝑤 ∈ 𝐴 ∀𝑣 ∈ 𝐵 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸)
7		ralcom 3277	. . . 4 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝐴 ∀𝑣 ∈ 𝐵 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ ∀𝑣 ∈ 𝐵 ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸)
8		snidg 4659	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑉 → 𝑋 ∈ {𝑋})
9	8	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → 𝑋 ∈ {𝑋})
10		eleq2 2814	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = {𝑋} → (𝑋 ∈ 𝐵 ↔ 𝑋 ∈ {𝑋}))
11	10	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (𝑋 ∈ 𝐵 ↔ 𝑋 ∈ {𝑋}))
12	9, 11	mpbird 256	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → 𝑋 ∈ 𝐵)
13		preq2 4735	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑣 = 𝑋 → {𝑤, 𝑣} = {𝑤, 𝑋})
14		prcom 4733	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑤, 𝑋} = {𝑋, 𝑤}
15	13, 14	eqtrdi 2781	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 = 𝑋 → {𝑤, 𝑣} = {𝑋, 𝑤})
16	15	eleq1d 2810	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = 𝑋 → ({𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ {𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
17	16	ralbidv 3168	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = 𝑋 → (∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
18	17	rspcv 3599	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → (∀𝑣 ∈ 𝐵 ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
19	12, 18	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (∀𝑣 ∈ 𝐵 ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
20	3	ssrab3 4073	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐴 ⊆ 𝑉
21		ssdifim 4258	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑉 ∧ 𝐵 = (𝑉 ∖ 𝐴)) → 𝐴 = (𝑉 ∖ 𝐵))
22	20, 4, 21	mp2an 690	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = (𝑉 ∖ 𝐵)
23		difeq2 4109	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = {𝑋} → (𝑉 ∖ 𝐵) = (𝑉 ∖ {𝑋}))
24	23	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (𝑉 ∖ 𝐵) = (𝑉 ∖ {𝑋}))
25	22, 24	eqtrid 2777	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → 𝐴 = (𝑉 ∖ {𝑋}))
26	25	raleqdv 3315	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸 ↔ ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
27	19, 26	sylibd 238	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (∀𝑣 ∈ 𝐵 ∀𝑤 ∈ 𝐴 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
28	7, 27	biimtrid 241	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → (∀𝑤 ∈ 𝐴 ∀𝑣 ∈ 𝐵 {𝑤, 𝑣} ∈ 𝐸 → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
29	6, 28	syl5com 31	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ FriendGraph → ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸))
30	29	3impib 1113	1 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 = {𝑋}) → ∀𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑋}){𝑋, 𝑤} ∈ 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  ∀wral 3051  {crab 3419   ∖ cdif 3938   ⊆ wss 3941  {csn 4625  {cpr 4627  ‘cfv 6543  Vtxcvtx 28848  Edgcedg 28899  VtxDegcvtxdg 29318   FriendGraph cfrgr 30107

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5360  ax-pr 5424  ax-un 7735  ax-cnex 11189  ax-resscn 11190  ax-1cn 11191  ax-icn 11192  ax-addcl 11193  ax-addrcl 11194  ax-mulcl 11195  ax-mulrcl 11196  ax-mulcom 11197  ax-addass 11198  ax-mulass 11199  ax-distr 11200  ax-i2m1 11201  ax-1ne0 11202  ax-1rid 11203  ax-rnegex 11204  ax-rrecex 11205  ax-cnre 11206  ax-pre-lttri 11207  ax-pre-lttrn 11208  ax-pre-ltadd 11209  ax-pre-mulgt0 11210

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3961  df-nul 4320  df-if 4526  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4905  df-int 4946  df-iun 4994  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5571  df-eprel 5577  df-po 5585  df-so 5586  df-fr 5628  df-we 5630  df-xp 5679  df-rel 5680  df-cnv 5681  df-co 5682  df-dm 5683  df-rn 5684  df-res 5685  df-ima 5686  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7866  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-2o 8481  df-oadd 8484  df-er 8718  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-dju 9919  df-card 9957  df-pnf 11275  df-mnf 11276  df-xr 11277  df-ltxr 11278  df-le 11279  df-sub 11471  df-neg 11472  df-nn 12238  df-2 12300  df-n0 12498  df-xnn0 12570  df-z 12584  df-uz 12848  df-xadd 13120  df-fz 13512  df-hash 14317  df-edg 28900  df-uhgr 28910  df-ushgr 28911  df-upgr 28934  df-umgr 28935  df-uspgr 29002  df-usgr 29003  df-nbgr 29185  df-vtxdg 29319  df-frgr 30108

This theorem is referenced by:  frgrwopreg2  30168