Theorem nbusgredgeu0 29403

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 766	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → 𝐺 ∈ USGraph)
2		nbusgrf1o1.n	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑁 = (𝐺 NeighbVtx 𝑈)
3	2	eleq2i 2836	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ 𝑁 ↔ 𝑀 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑈))
4		nbgrsym 29398	. . . . . . . . 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 29401	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑀)) → ∃!𝑖 ∈ 𝐸 𝑖 = {𝑈, 𝑀})
11	1, 8, 10	syl2anc 583	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → ∃!𝑖 ∈ 𝐸 𝑖 = {𝑈, 𝑀})
12		df-reu 3389	. . . 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 4785	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑈 ∈ 𝑉 → 𝑈 ∈ {𝑈, 𝑀})
16	15	ad2antlr 726	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ USGraph ∧ 𝑈 ∈ 𝑉) ∧ 𝑀 ∈ 𝑁) → 𝑈 ∈ {𝑈, 𝑀})
17		eleq2 2833	. . . . . . . . 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 629	. . . . 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 2589	. . 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 3389	. . 3 ⊢ (∃!𝑖 ∈ 𝐼 𝑖 = {𝑈, 𝑀} ↔ ∃!𝑖(𝑖 ∈ 𝐼 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
26		eleq2 2833	. . . . . 6 ⊢ (𝑒 = 𝑖 → (𝑈 ∈ 𝑒 ↔ 𝑈 ∈ 𝑖))
27		nbusgrf1o1.i	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = {𝑒 ∈ 𝐸 ∣ 𝑈 ∈ 𝑒}
28	26, 27	elrab2 3711	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ 𝐼 ↔ (𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖))
29	28	anbi1i 623	. . . 4 ⊢ ((𝑖 ∈ 𝐼 ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}) ↔ ((𝑖 ∈ 𝐸 ∧ 𝑈 ∈ 𝑖) ∧ 𝑖 = {𝑈, 𝑀}))
30	29	eubii 2588	. . 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 1537   ∈ wcel 2108  ∃!weu 2571  ∃!wreu 3386  {crab 3443  {cpr 4650  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448  Vtxcvtx 29031  Edgcedg 29082  USGraphcusgr 29184   NeighbVtx cnbgr 29367

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-2o 8523  df-oadd 8526  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-dju 9970  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-nn 12294  df-2 12356  df-n0 12554  df-xnn0 12626  df-z 12640  df-uz 12904  df-fz 13568  df-hash 14380  df-edg 29083  df-upgr 29117  df-umgr 29118  df-usgr 29186  df-nbgr 29368

This theorem is referenced by: (None)