Theorem numclwlk1 30458

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 12800	. . . 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 30456	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 = 2)) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))
6	5	expcom 413	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 = 2) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
7	6	expcom 413	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 2 → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
8	2, 3, 4	numclwlk1lem2 30457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3))) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))
9	8	expcom 413	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘3)) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
10	9	expcom 413	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘3) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
11		2p1e3 12294	. . . . . . 7 ⊢ (2 + 1) = 3
12	11	fveq2i 6845	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘(2 + 1)) = (ℤ≥‘3)
13	10, 12	eleq2s 2855	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘(2 + 1)) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
14	7, 13	jaoi 858	. . . 4 ⊢ ((𝑁 = 2 ∨ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(2 + 1))) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
15	1, 14	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝑋 ∈ 𝑉 → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))))
16	15	impcom 407	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘2)) → ((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹))))
17	16	impcom 407	1 ⊢ (((𝑉 ∈ Fin ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝐾) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘2))) → (♯‘𝐶) = (𝐾 · (♯‘𝐹)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 848   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  {crab 3401   class class class wbr 5100  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  1^st c1st 7941  2^nd c2nd 7942  Fincfn 8895  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041   · cmul 11043   − cmin 11376  2c2 12212  3c3 12213  ℤ_≥cuz 12763  ♯chash 14265  Vtxcvtx 29081   RegUSGraph crusgr 29642  ClWalkscclwlks 29855

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-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-ifp 1064  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 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-oadd 8411  df-er 8645  df-map 8777  df-pm 8778  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-dju 9825  df-card 9863  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-n0 12414  df-xnn0 12487  df-z 12501  df-uz 12764  df-rp 12918  df-xadd 13039  df-fz 13436  df-fzo 13583  df-seq 13937  df-exp 13997  df-hash 14266  df-word 14449  df-lsw 14498  df-concat 14506  df-s1 14532  df-substr 14577  df-pfx 14607  df-s2 14783  df-vtx 29083  df-iedg 29084  df-edg 29133  df-uhgr 29143  df-ushgr 29144  df-upgr 29167  df-umgr 29168  df-uspgr 29235  df-usgr 29236  df-fusgr 29402  df-nbgr 29418  df-vtxdg 29552  df-rgr 29643  df-rusgr 29644  df-wlks 29685  df-clwlks 29856  df-wwlks 29915  df-wwlksn 29916  df-clwwlk 30069  df-clwwlkn 30112  df-clwwlknon 30175

This theorem is referenced by: (None)