Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  pgn4cyclex Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pgn4cyclex 48775
Description: A cycle in a Petersen graph G(5,2) does not have length 4. (Contributed by AV, 9-Nov-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
pgn4cyclex.g 𝐺 = (5 gPetersenGr 2)
Assertion
Ref Expression
pgn4cyclex (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 → (♯‘𝐹) ≠ 4)

Proof of Theorem pgn4cyclex
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pgn4cyclex.g . . . . . . 7 𝐺 = (5 gPetersenGr 2)
2 pgjsgr 48741 . . . . . . 7 (5 gPetersenGr 2) ∈ USGraph
31, 2eqeltri 2865 . . . . . 6 𝐺 ∈ USGraph
4 usgrupgr 29472 . . . . . 6 (𝐺 ∈ USGraph → 𝐺 ∈ UPGraph)
53, 4ax-mp 5 . . . . 5 𝐺 ∈ UPGraph
6 eqid 2769 . . . . . 6 (Vtx‘𝐺) = (Vtx‘𝐺)
7 eqid 2769 . . . . . 6 (Edg‘𝐺) = (Edg‘𝐺)
86, 7upgr4cycl4dv4e 30473 . . . . 5 ((𝐺 ∈ UPGraph ∧ 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 ∧ (♯‘𝐹) = 4) → ∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))))
95, 8mp3an1 1474 . . . 4 ((𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 ∧ (♯‘𝐹) = 4) → ∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))))
107nbusgreledg 29640 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ USGraph → (𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ↔ {𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺)))
1110bicomd 226 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ USGraph → ({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ↔ 𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏)))
123, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ↔ 𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
1312biimpi 219 . . . . . . . . . 10 ({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) → 𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
1413ad3antrrr 742 . . . . . . . . 9 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
15 prcom 4700 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑏, 𝑐} = {𝑐, 𝑏}
1615eleq1i 2860 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) ↔ {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺))
1716biimpi 219 . . . . . . . . . . 11 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) → {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺))
187nbusgreledg 29640 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ USGraph → (𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ↔ {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺)))
193, 18ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ↔ {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺))
2017, 19sylibr 237 . . . . . . . . . 10 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) → 𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
2120ad3antlr 743 . . . . . . . . 9 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
22 simprl2 1236 . . . . . . . . . 10 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑎𝑐)
2322adantl 486 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → 𝑎𝑐)
24 eqid 2769 . . . . . . . . . 10 (𝐺 NeighbVtx 𝑏) = (𝐺 NeighbVtx 𝑏)
251, 6, 7, 24pgnbgreunbgr 48774 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ∧ 𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ∧ 𝑎𝑐) → ∃!𝑥 ∈ (Vtx‘𝐺){{𝑎, 𝑥}, {𝑥, 𝑐}} ⊆ (Edg‘𝐺))
2614, 21, 23, 25syl2an23an 1448 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → ∃!𝑥 ∈ (Vtx‘𝐺){{𝑎, 𝑥}, {𝑥, 𝑐}} ⊆ (Edg‘𝐺))
27 simpll 778 . . . . . . . . 9 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → ({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)))
28 simplr 780 . . . . . . . . 9 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺)))
29 simpr 489 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) → 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺))
30 simpr 489 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)) → 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))
3129, 30anim12i 624 . . . . . . . . . . 11 (((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)))
32 simprr2 1239 . . . . . . . . . . 11 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑏𝑑)
3331, 32anim12i 624 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → ((𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ 𝑏𝑑))
34 df-3an 1103 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏𝑑) ↔ ((𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ 𝑏𝑑))
3533, 34sylibr 237 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏𝑑))
36 4cycl2vnunb 30578 . . . . . . . . 9 ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏𝑑)) → ¬ ∃!𝑥 ∈ (Vtx‘𝐺){{𝑎, 𝑥}, {𝑥, 𝑐}} ⊆ (Edg‘𝐺))
3727, 28, 35, 36syl2an23an 1448 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → ¬ ∃!𝑥 ∈ (Vtx‘𝐺){{𝑎, 𝑥}, {𝑥, 𝑐}} ⊆ (Edg‘𝐺))
3826, 37pm2.21dd 198 . . . . . . 7 ((((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) ∧ ((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑)))) → (♯‘𝐹) ≠ 4)
3938ex 417 . . . . . 6 (((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) → (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → (♯‘𝐹) ≠ 4))
4039rexlimdvva 3228 . . . . 5 ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) → (∃𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → (♯‘𝐹) ≠ 4))
4140rexlimivv 3213 . . . 4 (∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → (♯‘𝐹) ≠ 4)
429, 41syl 18 . . 3 ((𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 ∧ (♯‘𝐹) = 4) → (♯‘𝐹) ≠ 4)
4342ex 417 . 2 (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 → ((♯‘𝐹) = 4 → (♯‘𝐹) ≠ 4))
44 neqne 2972 . 2 (¬ (♯‘𝐹) = 4 → (♯‘𝐹) ≠ 4)
4543, 44pm2.61d1 182 1 (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 → (♯‘𝐹) ≠ 4)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400  w3a 1101   = wceq 1567  wcel 2149  wne 2964  wrex 3095  ∃!wreu 3374  wss 3913  {cpr 4593   class class class wbr 5110  cfv 6534  (class class class)co 7408  2c2 12291  4c4 12293  5c5 12294  chash 14362  Vtxcvtx 29283  Edgcedg 29334  UPGraphcupgr 29367  USGraphcusgr 29436   NeighbVtx cnbgr 29619  Cyclesccycls 30071   gPetersenGr cgpg 48689
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5268  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7730  ax-cnex 11152  ax-resscn 11153  ax-1cn 11154  ax-icn 11155  ax-addcl 11156  ax-addrcl 11157  ax-mulcl 11158  ax-mulrcl 11159  ax-mulcom 11160  ax-addass 11161  ax-mulass 11162  ax-distr 11163  ax-i2m1 11164  ax-1ne0 11165  ax-1rid 11166  ax-rnegex 11167  ax-rrecex 11168  ax-cnre 11169  ax-pre-lttri 11170  ax-pre-lttrn 11171  ax-pre-ltadd 11172  ax-pre-mulgt0 11173  ax-pre-sup 11174
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-ifp 1077  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6300  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6490  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-oadd 8453  df-er 8690  df-map 8822  df-pm 8823  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9398  df-inf 9399  df-dju 9883  df-card 9921  df-pnf 11241  df-mnf 11242  df-xr 11243  df-ltxr 11244  df-le 11245  df-sub 11439  df-neg 11440  df-div 11868  df-nn 12230  df-2 12299  df-3 12300  df-4 12301  df-5 12302  df-6 12303  df-7 12304  df-8 12305  df-9 12306  df-n0 12501  df-xnn0 12574  df-z 12588  df-dec 12708  df-uz 12859  df-rp 13013  df-ico 13374  df-fz 13532  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-ceil 13822  df-mod 13899  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-word 14547  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-dvds 16307  df-struct 17203  df-slot 17238  df-ndx 17250  df-base 17266  df-edgf 29276  df-vtx 29285  df-iedg 29286  df-edg 29335  df-uhgr 29345  df-upgr 29369  df-umgr 29370  df-uspgr 29437  df-usgr 29438  df-nbgr 29620  df-wlks 29886  df-trls 29977  df-pths 30000  df-cycls 30073  df-gpg 48690
This theorem is referenced by:  pg4cyclnex  48776
  Copyright terms: Public domain W3C validator