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Theorem n4cyclfrgr 29811
Description: There is no 4-cycle in a friendship graph, see Proposition 1(a) of [MertziosUnger] p. 153 : "A friendship graph G contains no C4 as a subgraph ...". (Contributed by Alexander van der Vekens, 19-Nov-2017.) (Revised by AV, 2-Apr-2021.)
Assertion
Ref Expression
n4cyclfrgr ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)

Proof of Theorem n4cyclfrgr
Dummy variables π‘Ž 𝑏 𝑐 𝑑 π‘˜ 𝑙 π‘₯ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frgrusgr 29781 . . . . 5 (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ 𝐺 ∈ USGraph)
2 usgrupgr 28709 . . . . 5 (𝐺 ∈ USGraph β†’ 𝐺 ∈ UPGraph)
31, 2syl 17 . . . 4 (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ 𝐺 ∈ UPGraph)
4 eqid 2730 . . . . . . . . 9 (Vtxβ€˜πΊ) = (Vtxβ€˜πΊ)
5 eqid 2730 . . . . . . . . 9 (Edgβ€˜πΊ) = (Edgβ€˜πΊ)
64, 5upgr4cycl4dv4e 29705 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ UPGraph ∧ 𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 ∧ (β™―β€˜πΉ) = 4) β†’ βˆƒπ‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))))
74, 5isfrgr 29780 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ FriendGraph ↔ (𝐺 ∈ USGraph ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
8 simplrl 773 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))
9 necom 2992 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (π‘Ž β‰  𝑐 ↔ 𝑐 β‰  π‘Ž)
109biimpi 215 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (π‘Ž β‰  𝑐 β†’ 𝑐 β‰  π‘Ž)
11103ad2ant2 1132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) β†’ 𝑐 β‰  π‘Ž)
1211ad2antrl 724 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))) β†’ 𝑐 β‰  π‘Ž)
1312adantl 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑐 β‰  π‘Ž)
14 eldifsn 4789 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑐 ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž}) ↔ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑐 β‰  π‘Ž))
158, 13, 14sylanbrc 581 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑐 ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž}))
16 sneq 4637 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (π‘˜ = π‘Ž β†’ {π‘˜} = {π‘Ž})
1716difeq2d 4121 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (π‘˜ = π‘Ž β†’ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜}) = ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž}))
18 preq2 4737 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (π‘˜ = π‘Ž β†’ {π‘₯, π‘˜} = {π‘₯, π‘Ž})
1918preq1d 4742 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (π‘˜ = π‘Ž β†’ {{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} = {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}})
2019sseq1d 4012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (π‘˜ = π‘Ž β†’ ({{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2120reubidv 3392 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (π‘˜ = π‘Ž β†’ (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2217, 21raleqbidv 3340 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π‘˜ = π‘Ž β†’ (βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2322rspcv 3607 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2423ad3antrrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
25 preq2 4737 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑙 = 𝑐 β†’ {π‘₯, 𝑙} = {π‘₯, 𝑐})
2625preq2d 4743 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑙 = 𝑐 β†’ {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} = {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}})
2726sseq1d 4012 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑙 = 𝑐 β†’ ({{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2827reubidv 3392 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑙 = 𝑐 β†’ (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
2928rspcv 3607 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑐 ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž}) β†’ (βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘Ž})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
3015, 24, 29sylsyld 61 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)))
31 prcom 4735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 {π‘₯, π‘Ž} = {π‘Ž, π‘₯}
3231preq1i 4739 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} = {{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}}
3332sseq1i 4009 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ({{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ {{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ))
3433reubii 3383 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) ↔ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ))
35 simprll 775 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ ({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)))
36 simprlr 776 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ)))
37 simpllr 772 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))
38 simplrr 774 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))
39 simprr2 1220 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))) β†’ 𝑏 β‰  𝑑)
4039adantl 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ 𝑏 β‰  𝑑)
41 4cycl2vnunb 29810 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ (𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 β‰  𝑑)) β†’ Β¬ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ))
4235, 36, 37, 38, 40, 41syl113anc 1380 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ Β¬ βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ))
4342pm2.21d 121 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
4443com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘Ž, π‘₯}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
4534, 44sylbi 216 . . . . . . . . . . . . . . 15 (βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘Ž}, {π‘₯, 𝑐}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
4630, 45syl6 35 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)))
4746pm2.43b 55 . . . . . . . . . . . . 13 (βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ) β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
4847adantl 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ USGraph ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆ€π‘™ ∈ ((Vtxβ€˜πΊ) βˆ– {π‘˜})βˆƒ!π‘₯ ∈ (Vtxβ€˜πΊ){{π‘₯, π‘˜}, {π‘₯, 𝑙}} βŠ† (Edgβ€˜πΊ)) β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
497, 48sylbi 216 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ ((((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) ∧ ((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑)))) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
5049expdcom 413 . . . . . . . . . 10 (((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑑 ∈ (Vtxβ€˜πΊ))) β†’ (((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))) β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)))
5150rexlimdvva 3209 . . . . . . . . 9 ((π‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ) ∧ 𝑏 ∈ (Vtxβ€˜πΊ)) β†’ (βˆƒπ‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))) β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)))
5251rexlimivv 3197 . . . . . . . 8 (βˆƒπ‘Ž ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)βˆƒπ‘‘ ∈ (Vtxβ€˜πΊ)((({π‘Ž, 𝑏} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edgβ€˜πΊ)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edgβ€˜πΊ) ∧ {𝑑, π‘Ž} ∈ (Edgβ€˜πΊ))) ∧ ((π‘Ž β‰  𝑏 ∧ π‘Ž β‰  𝑐 ∧ π‘Ž β‰  𝑑) ∧ (𝑏 β‰  𝑐 ∧ 𝑏 β‰  𝑑 ∧ 𝑐 β‰  𝑑))) β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
536, 52syl 17 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ UPGraph ∧ 𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 ∧ (β™―β€˜πΉ) = 4) β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
54533exp 1117 . . . . . 6 (𝐺 ∈ UPGraph β†’ (𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 β†’ ((β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))))
5554com34 91 . . . . 5 (𝐺 ∈ UPGraph β†’ (𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ ((β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))))
5655com23 86 . . . 4 (𝐺 ∈ UPGraph β†’ (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 β†’ ((β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))))
573, 56mpcom 38 . . 3 (𝐺 ∈ FriendGraph β†’ (𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃 β†’ ((β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)))
5857imp 405 . 2 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃) β†’ ((β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4))
59 neqne 2946 . 2 (Β¬ (β™―β€˜πΉ) = 4 β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)
6058, 59pm2.61d1 180 1 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝐹(Cyclesβ€˜πΊ)𝑃) β†’ (β™―β€˜πΉ) β‰  4)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ∧ wa 394   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   β‰  wne 2938  βˆ€wral 3059  βˆƒwrex 3068  βˆƒ!wreu 3372   βˆ– cdif 3944   βŠ† wss 3947  {csn 4627  {cpr 4629   class class class wbr 5147  β€˜cfv 6542  4c4 12273  β™―chash 14294  Vtxcvtx 28523  Edgcedg 28574  UPGraphcupgr 28607  USGraphcusgr 28676  Cyclesccycls 29309   FriendGraph cfrgr 29778
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 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-ifp 1060  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-oadd 8472  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-dju 9898  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-n0 12477  df-xnn0 12549  df-z 12563  df-uz 12827  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-hash 14295  df-word 14469  df-edg 28575  df-uhgr 28585  df-upgr 28609  df-uspgr 28677  df-usgr 28678  df-wlks 29123  df-trls 29216  df-pths 29240  df-cycls 29311  df-frgr 29779
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