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 48709
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 48675 . . . . . . 7 (5 gPetersenGr 2) ∈ USGraph
31, 2eqeltri 2857 . . . . . 6 𝐺 ∈ USGraph
4 usgrupgr 29343 . . . . . 6 (𝐺 ∈ USGraph → 𝐺 ∈ UPGraph)
53, 4ax-mp 5 . . . . 5 𝐺 ∈ UPGraph
6 eqid 2761 . . . . . 6 (Vtx‘𝐺) = (Vtx‘𝐺)
7 eqid 2761 . . . . . 6 (Edg‘𝐺) = (Edg‘𝐺)
86, 7upgr4cycl4dv4e 30344 . . . . 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 1468 . . . 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 29511 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ USGraph → (𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ↔ {𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺)))
1110bicomd 225 . . . . . . . . . . . 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 218 . . . . . . . . . 10 ({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) → 𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
1413ad3antrrr 740 . . . . . . . . 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 4688 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑏, 𝑐} = {𝑐, 𝑏}
1615eleq1i 2852 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) ↔ {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺))
1716biimpi 218 . . . . . . . . . . 11 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) → {𝑐, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺))
187nbusgreledg 29511 . . . . . . . . . . . 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 236 . . . . . . . . . 10 ({𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺) → 𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏))
2120ad3antlr 741 . . . . . . . . 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 1232 . . . . . . . . . 10 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑎𝑐)
2322adantl 485 . . . . . . . . 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 2761 . . . . . . . . . 10 (𝐺 NeighbVtx 𝑏) = (𝐺 NeighbVtx 𝑏)
251, 6, 7, 24pgnbgreunbgr 48708 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ∧ 𝑐 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑏) ∧ 𝑎𝑐) → ∃!𝑥 ∈ (Vtx‘𝐺){{𝑎, 𝑥}, {𝑥, 𝑐}} ⊆ (Edg‘𝐺))
2614, 21, 23, 25syl2an23an 1441 . . . . . . . 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 776 . . . . . . . . 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 778 . . . . . . . . 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 488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) → 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺))
30 simpr 488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)) → 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))
3129, 30anim12i 622 . . . . . . . . . . 11 (((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑐 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺))) → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)))
32 simprr2 1235 . . . . . . . . . . 11 (((({𝑎, 𝑏} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ (Edg‘𝐺)) ∧ ({𝑐, 𝑑} ∈ (Edg‘𝐺) ∧ {𝑑, 𝑎} ∈ (Edg‘𝐺))) ∧ ((𝑎𝑏𝑎𝑐𝑎𝑑) ∧ (𝑏𝑐𝑏𝑑𝑐𝑑))) → 𝑏𝑑)
3331, 32anim12i 622 . . . . . . . . . 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 1099 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏𝑑) ↔ ((𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑑 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ 𝑏𝑑))
3533, 34sylibr 236 . . . . . . . . 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 30449 . . . . . . . . 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 1441 . . . . . . . 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 197 . . . . . . 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 416 . . . . . 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 3218 . . . . 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 3203 . . . 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 17 . . 3 ((𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 ∧ (♯‘𝐹) = 4) → (♯‘𝐹) ≠ 4)
4342ex 416 . 2 (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 → ((♯‘𝐹) = 4 → (♯‘𝐹) ≠ 4))
44 neqne 2964 . 2 (¬ (♯‘𝐹) = 4 → (♯‘𝐹) ≠ 4)
4543, 44pm2.61d1 181 1 (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑃 → (♯‘𝐹) ≠ 4)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 399  w3a 1097   = wceq 1559  wcel 2141  wne 2956  wrex 3085  ∃!wreu 3364  wss 3902  {cpr 4581   class class class wbr 5097  cfv 6516  (class class class)co 7391  2c2 12266  4c4 12268  5c5 12269  chash 14337  Vtxcvtx 29154  Edgcedg 29205  UPGraphcupgr 29238  USGraphcusgr 29307   NeighbVtx cnbgr 29490  Cyclesccycls 29942   gPetersenGr cgpg 48623
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5224  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5319  ax-pr 5387  ax-un 7713  ax-cnex 11123  ax-resscn 11124  ax-1cn 11125  ax-icn 11126  ax-addcl 11127  ax-addrcl 11128  ax-mulcl 11129  ax-mulrcl 11130  ax-mulcom 11131  ax-addass 11132  ax-mulass 11133  ax-distr 11134  ax-i2m1 11135  ax-1ne0 11136  ax-1rid 11137  ax-rnegex 11138  ax-rrecex 11139  ax-cnre 11140  ax-pre-lttri 11141  ax-pre-lttrn 11142  ax-pre-ltadd 11143  ax-pre-mulgt0 11144  ax-pre-sup 11145
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-ifp 1074  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3061  df-ral 3076  df-rex 3086  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4580  df-pr 4582  df-tp 4584  df-op 4586  df-uni 4863  df-int 4903  df-iun 4948  df-br 5098  df-opab 5160  df-mpt 5179  df-tr 5205  df-id 5538  df-eprel 5543  df-po 5551  df-so 5552  df-fr 5596  df-we 5598  df-xp 5649  df-rel 5650  df-cnv 5651  df-co 5652  df-dm 5653  df-rn 5654  df-res 5655  df-ima 5656  df-pred 6283  df-ord 6344  df-on 6345  df-lim 6346  df-suc 6347  df-iota 6472  df-fun 6518  df-fn 6519  df-f 6520  df-f1 6521  df-fo 6522  df-f1o 6523  df-fv 6524  df-riota 7348  df-ov 7394  df-oprab 7395  df-mpo 7396  df-om 7842  df-1st 7965  df-2nd 7966  df-frecs 8256  df-wrecs 8287  df-recs 8336  df-rdg 8375  df-1o 8431  df-2o 8432  df-oadd 8435  df-er 8672  df-map 8804  df-pm 8805  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-sup 9382  df-inf 9383  df-dju 9853  df-card 9891  df-pnf 11212  df-mnf 11213  df-xr 11214  df-ltxr 11215  df-le 11216  df-sub 11410  df-neg 11411  df-div 11839  df-nn 12205  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12476  df-xnn0 12549  df-z 12563  df-dec 12683  df-uz 12834  df-rp 12988  df-ico 13349  df-fz 13507  df-fzo 13654  df-fl 13796  df-ceil 13797  df-mod 13874  df-seq 14009  df-exp 14069  df-hash 14338  df-word 14521  df-cj 15117  df-re 15118  df-im 15119  df-sqrt 15253  df-abs 15254  df-dvds 16278  df-struct 17174  df-slot 17209  df-ndx 17221  df-base 17237  df-edgf 29147  df-vtx 29156  df-iedg 29157  df-edg 29206  df-uhgr 29216  df-upgr 29240  df-umgr 29241  df-uspgr 29308  df-usgr 29309  df-nbgr 29491  df-wlks 29757  df-trls 29848  df-pths 29871  df-cycls 29944  df-gpg 48624
This theorem is referenced by:  pg4cyclnex  48710
  Copyright terms: Public domain W3C validator