Theorem numclwlk1 31005

Description: Statement 9 in [Huneke] p. 2: "If n > 1, then the number of closed n-walks v(0) ... v(n-2) v(n-1) v(n) from v = v(0) = v(n) with v(n-2) = v is kf(n-2)". Since 𝐺 is k-regular, the vertex v(n-2) = v has k neighbors v(n-1), so there are k walks from v(n-2) = v to v(n) = v (via each of v's neighbors) completing each of the f(n-2) walks from v=v(0) to v(n-2)=v. This theorem holds even for k=0. (Contributed by AV, 23-May-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
numclwlk1.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
numclwlk1.c	⊢ 𝐶 = {𝑤 ∈ (ClWalks‘𝐺) ∣ ((♯‘(1st ‘𝑤)) = 𝑁 ∧ ((2nd ‘𝑤)‘0) = 𝑋 ∧ ((2nd ‘𝑤)‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)}
numclwlk1.f	⊢ 𝐹 = {𝑤 ∈ (ClWalks‘𝐺) ∣ ((♯‘(1st ‘𝑤)) = (𝑁 − 2) ∧ ((2nd ‘𝑤)‘0) = 𝑋)}

Assertion

Ref	Expression
numclwlk1	⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘2))) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))

Distinct variable groups:   𝑤,𝐺   𝑤,𝐾   𝑤,𝑁   𝑤,𝑉   𝑤,𝑋   𝑤,𝐶   𝑤,𝐹

Proof of Theorem numclwlk1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		uzp1 13032	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑁 = 2 ∨ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(2 + 1))))
2		numclwlk1.v	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
3		numclwlk1.c	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐶 = {𝑤 ∈ (ClWalks‘𝐺) ∣ ((♯‘(1st ‘𝑤)) = 𝑁 ∧ ((2nd ‘𝑤)‘0) = 𝑋 ∧ ((2nd ‘𝑤)‘(𝑁 − 2)) = 𝑋)}
4		numclwlk1.f	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐹 = {𝑤 ∈ (ClWalks‘𝐺) ∣ ((♯‘(1st ‘𝑤)) = (𝑁 − 2) ∧ ((2nd ‘𝑤)‘0) = 𝑋)}
5	2, 3, 4	numclwlk1lem1 31003	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 = 2)) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))
6	5	expcom 419	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 = 2) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
7	6	expcom 419	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 2 → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
8	2, 3, 4	numclwlk1lem2 31004	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3))) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))
9	8	expcom 419	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
10	9	expcom 419	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘3) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
11		2p1e3 12514	. . . . . . 7 ⊢ (2 + 1) = 3
12	11	fveq2i 6914	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘(2 + 1)) = (ℤ≥‘3)
13	10, 12	eleq2s 2882	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘(2 + 1)) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
14	7, 13	jaoi 871	. . . 4 ⊢ ((𝑁 = 2 ∨ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(2 + 1))) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
15	1, 14	syl 18	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
16	15	impcom 413	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘2)) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
17	16	impcom 413	1 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘2))) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {crab 3416   class class class wbr 5106  ‘cfv 6561  (class class class)co 7446  1^st c1st 8026  2^nd c2nd 8027  Fincfn 9004  0cc0 11230  1c1 11231   + caddc 11233   · cmul 11235   − cmin 11571  2c2 12427  3c3 12428  ℤ_≥cuz 12995  ♯chash 14504  Vtxcvtx 29607   RegUSGraph crusgr 30170  ClWalkscclwlks 30390

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-ifp 1079  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-om 7905  df-1st 8028  df-2nd 8029  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8507  df-2o 8508  df-oadd 8511  df-er 8748  df-map 8880  df-pm 8881  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-fin 9008  df-dju 10012  df-card 10050  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-nn 12366  df-2 12435  df-3 12436  df-n0 12637  df-xnn0 12710  df-z 12724  df-uz 12996  df-rp 13151  df-xadd 13272  df-fz 13670  df-fzo 13819  df-seq 14175  df-exp 14235  df-hash 14505  df-word 14689  df-lsw 14738  df-concat 14746  df-s1 14773  df-substr 14820  df-pfx 14852  df-s2 15030  df-vtx 29609  df-iedg 29610  df-edg 29659  df-uhgr 29669  df-ushgr 29670  df-upgr 29693  df-umgr 29694  df-uspgr 29764  df-usgr 29765  df-fusgr 29931  df-nbgr 29947  df-vtxdg 30080  df-rgr 30171  df-rusgr 30172  df-wlks 30213  df-clwlks 30391  df-wwlks 30452  df-wwlksn 30453  df-clwwlk 30606  df-clwwlkn 30649  df-clwwlknon 30712

This theorem is used by: (None)