Theorem nbusgredgeu0 29424

Description: For each neighbor of a vertex there is exactly one edge between the vertex and its neighbor in a simple graph. (Contributed by Alexander van der Vekens, 17-Dec-2017.) (Revised by AV, 27-Oct-2020.) (Proof shortened by AV, 13-Feb-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
nbusgrf1o1.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
nbusgrf1o1.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
nbusgrf1o1.n	⊢ 𝑁 = (𝐺 NeighbVtx 𝑈)
nbusgrf1o1.i	⊢ 𝐼 = {𝑒 ∈ 𝐸 ∣ 𝑈 ∈ 𝑒}

Assertion

Ref	Expression
nbusgredgeu0	⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖 ∈ 𝐼 𝑖 = {𝑈, 𝑀})

Distinct variable groups:   𝑖,𝐸,𝑒   𝑖,𝐺   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑈,𝑖,𝑒   𝑖,𝑉

Allowed substitution hints:   𝐺(𝑒)   𝐼(𝑒,𝑖)   𝑀(𝑒)   𝑁(𝑒)   𝑉(𝑒)

Proof of Theorem nbusgredgeu0

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpll 767	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → 𝐺 ∈ USGraph)
2		nbusgrf1o1.n	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑁 = (𝐺 NeighbVtx 𝑈)
3	2	eleq2i 2829	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ 𝑁 ↔ 𝑀 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑈))
4		nbgrsym 29419	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑈) ↔ 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀))
5	4	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑈) ↔ 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀)))
6	5	biimpd 229	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑈) → 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀)))
7	3, 6	biimtrid 242	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ 𝑁 → 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀)))
8	7	imp 406	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀))
9		nbusgrf1o1.e	. . . . . 6 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
10	9	nbusgredgeu 29422	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀)) → ∃!𝑖 ∈ 𝐸 𝑖 = {𝑈, 𝑀})
11	1, 8, 10	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖 ∈ 𝐸 𝑖 = {𝑈, 𝑀})
12		df-reu 3352	. . . 4 ⊢ (∃!𝑖 ∈ 𝐸 𝑖 = {𝑈, 𝑀} ↔ ∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
13	11, 12	sylib 218	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
14		anass 468	. . . . 5 ⊢ (((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ (𝑖 ∈ 𝐸 ∧ (𝑈 ∈ 𝑖 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})))
15		prid1g 4718	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑈 ∈ 𝑉 → 𝑈 ∈ {𝑈, 𝑀})
16	15	ad2antlr 728	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → 𝑈 ∈ {𝑈, 𝑀})
17		eleq2 2826	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = {𝑈, 𝑀} → (𝑈 ∈ 𝑖 ↔ 𝑈 ∈ {𝑈, 𝑀}))
18	16, 17	syl5ibrcom 247	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → (𝑖 = {𝑈, 𝑀} → 𝑈 ∈ 𝑖))
19	18	pm4.71rd 562	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → (𝑖 = {𝑈, 𝑀} ↔ (𝑈 ∈ 𝑖 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})))
20	19	bicomd 223	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ((𝑈 ∈ 𝑖 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
21	20	anbi2d 631	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ (𝑈 ∈ 𝑖 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})) ↔ (𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})))
22	14, 21	bitrid 283	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → (((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ (𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})))
23	22	eubidv 2587	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → (∃!𝑖((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ ∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀})))
24	13, 23	mpbird 257	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
25		df-reu 3352	. . 3 ⊢ (∃!𝑖 ∈ 𝐼 𝑖 = {𝑈, 𝑀} ↔ ∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐼 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
26		eleq2 2826	. . . . . 6 ⊢ (𝑒 = 𝑖 → (𝑈 ∈ 𝑒 ↔ 𝑈 ∈ 𝑖))
27		nbusgrf1o1.i	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = {𝑒 ∈ 𝐸 ∣ 𝑈 ∈ 𝑒}
28	26, 27	elrab2 3650	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ 𝐼 ↔ (𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖))
29	28	anbi1i 625	. . . 4 ⊢ ((𝑖 ∈ 𝐼 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ ((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
30	29	eubii 2586	. . 3 ⊢ (∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐼 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ ∃!𝑖((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
31	25, 30	bitri 275	. 2 ⊢ (∃!𝑖 ∈ 𝐼 𝑖 = {𝑈, 𝑀} ↔ ∃!𝑖((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
32	24, 31	sylibr 234	1 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖 ∈ 𝐼 𝑖 = {𝑈, 𝑀})

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∃!weu 2569  ∃!wreu 3349  {crab 3400  {cpr 4583  ‘cfv 6493  (class class class)co 7360  Vtxcvtx 29052  Edgcedg 29103  USGraphcusgr 29205   NeighbVtx cnbgr 29388

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-dju 9817  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12150  df-2 12212  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-uz 12756  df-fz 13428  df-hash 14258  df-edg 29104  df-upgr 29138  df-umgr 29139  df-usgr 29207  df-nbgr 29389

This theorem is referenced by: (None)