Theorem nbumgrvtx 27713

Description: The set of neighbors of a vertex in a multigraph. (Contributed by AV, 27-Nov-2020.) (Proof shortened by AV, 30-Dec-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
nbuhgr.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
nbuhgr.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
nbumgrvtx	⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → (𝐺 NeighbVtx 𝑁) = {𝑛 ∈ 𝑉 ∣ {𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸})

Distinct variable groups:   𝑛,𝐺   𝑛,𝑁   𝑛,𝑉   𝑛,𝐸

Proof of Theorem nbumgrvtx

Dummy variables 𝑒 𝑣 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nbuhgr.v	. . . 4 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2		nbuhgr.e	. . . 4 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
3	1, 2	nbgrval 27703	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ 𝑉 → (𝐺 NeighbVtx 𝑁) = {𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∣ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒})
4	3	adantl 482	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → (𝐺 NeighbVtx 𝑁) = {𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∣ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒})
5		eldifi 4061	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) → 𝑥 ∈ 𝑉)
6	5	adantl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → 𝑥 ∈ 𝑉)
7	6	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ (𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)) → 𝑥 ∈ 𝑉)
8		umgrupgr 27473	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐺 ∈ UMGraph → 𝐺 ∈ UPGraph)
9	8	ad4antr 729	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → 𝐺 ∈ UPGraph)
10		simpr 485	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → 𝑒 ∈ 𝐸)
11	10	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → 𝑒 ∈ 𝐸)
12		simpr 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)
13		simpr 485	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → 𝑁 ∈ 𝑉)
14	13	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → 𝑁 ∈ 𝑉)
15		vex 3436	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝑥 ∈ V
16	15	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → 𝑥 ∈ V)
17		eldifsn 4720	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ↔ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ≠ 𝑁))
18		simpr 485	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ≠ 𝑁) → 𝑥 ≠ 𝑁)
19	18	necomd 2999	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ≠ 𝑁) → 𝑁 ≠ 𝑥)
20	17, 19	sylbi 216	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) → 𝑁 ≠ 𝑥)
21	20	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → 𝑁 ≠ 𝑥)
22	14, 16, 21	3jca 1127	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → (𝑁 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ V ∧ 𝑁 ≠ 𝑥))
23	22	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → (𝑁 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ V ∧ 𝑁 ≠ 𝑥))
24	23	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → (𝑁 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ V ∧ 𝑁 ≠ 𝑥))
25	1, 2	upgredgpr 27512	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐺 ∈ UPGraph ∧ 𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) ∧ (𝑁 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ V ∧ 𝑁 ≠ 𝑥)) → {𝑁, 𝑥} = 𝑒)
26	9, 11, 12, 24, 25	syl31anc 1372	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → {𝑁, 𝑥} = 𝑒)
27	26	ex 413	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → ({𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒 → {𝑁, 𝑥} = 𝑒))
28		eleq1 2826	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ({𝑁, 𝑥} = 𝑒 → ({𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸 ↔ 𝑒 ∈ 𝐸))
29	28	biimprd 247	. . . . . . . . . 10 ⊢ ({𝑁, 𝑥} = 𝑒 → (𝑒 ∈ 𝐸 → {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸))
30	27, 10, 29	syl6ci 71	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ 𝑒 ∈ 𝐸) → ({𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒 → {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸))
31	30	impr 455	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ (𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)) → {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)
32	7, 31	jca 512	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) ∧ (𝑒 ∈ 𝐸 ∧ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)) → (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸))
33	32	rexlimdvaa 3214	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁})) → (∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒 → (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)))
34	33	expimpd 454	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → ((𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∧ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) → (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)))
35		simprl 768	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → 𝑥 ∈ 𝑉)
36	2	umgredgne 27515	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸) → 𝑁 ≠ 𝑥)
37	36	ad2ant2rl 746	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → 𝑁 ≠ 𝑥)
38	37	necomd 2999	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → 𝑥 ≠ 𝑁)
39	35, 38, 17	sylanbrc 583	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → 𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}))
40		simpr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸) → {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)
41	40	adantl 482	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)
42		sseq2 3947	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑒 = {𝑁, 𝑥} → ({𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒 ↔ {𝑁, 𝑥} ⊆ {𝑁, 𝑥}))
43	42	adantl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) ∧ 𝑒 = {𝑁, 𝑥}) → ({𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒 ↔ {𝑁, 𝑥} ⊆ {𝑁, 𝑥}))
44		ssidd 3944	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → {𝑁, 𝑥} ⊆ {𝑁, 𝑥})
45	41, 43, 44	rspcedvd 3563	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)
46	39, 45	jca 512	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)) → (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∧ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒))
47	46	ex 413	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → ((𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸) → (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∧ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒)))
48	34, 47	impbid 211	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → ((𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∧ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒) ↔ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸)))
49		preq2 4670	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → {𝑁, 𝑣} = {𝑁, 𝑥})
50	49	sseq1d 3952	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → ({𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒 ↔ {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒))
51	50	rexbidv 3226	. . . . 5 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → (∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒 ↔ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒))
52	51	elrab 3624	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∣ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒} ↔ (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∧ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑥} ⊆ 𝑒))
53		preq2 4670	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → {𝑁, 𝑛} = {𝑁, 𝑥})
54	53	eleq1d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → ({𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸 ↔ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸))
55	54	elrab 3624	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑛 ∈ 𝑉 ∣ {𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸} ↔ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ {𝑁, 𝑥} ∈ 𝐸))
56	48, 52, 55	3bitr4g 314	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → (𝑥 ∈ {𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∣ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒} ↔ 𝑥 ∈ {𝑛 ∈ 𝑉 ∣ {𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸}))
57	56	eqrdv 2736	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → {𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {𝑁}) ∣ ∃𝑒 ∈ 𝐸 {𝑁, 𝑣} ⊆ 𝑒} = {𝑛 ∈ 𝑉 ∣ {𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸})
58	4, 57	eqtrd 2778	1 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ 𝑁 ∈ 𝑉) → (𝐺 NeighbVtx 𝑁) = {𝑛 ∈ 𝑉 ∣ {𝑁, 𝑛} ∈ 𝐸})

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∃wrex 3065  {crab 3068  Vcvv 3432   ∖ cdif 3884   ⊆ wss 3887  {csn 4561  {cpr 4563  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  Vtxcvtx 27366  Edgcedg 27417  UPGraphcupgr 27450  UMGraphcumgr 27451   NeighbVtx cnbgr 27699

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-oadd 8301  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-dju 9659  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-n0 12234  df-xnn0 12306  df-z 12320  df-uz 12583  df-fz 13240  df-hash 14045  df-edg 27418  df-upgr 27452  df-umgr 27453  df-nbgr 27700

This theorem is referenced by:  nbumgr  27714  nbusgrvtx  27715  umgr2v2enb1  27893