Theorem pgnbgreunbgr 48616

Description: In a Petersen graph, two different neighbors of a vertex have exactly one common neighbor, which is the vertex itself. (Contributed by AV, 9-Nov-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
pgnbgreunbgr.g	⊢ 𝐺 = (5 gPetersenGr 2)
pgnbgreunbgr.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
pgnbgreunbgr.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
pgnbgreunbgr.n	⊢ 𝑁 = (𝐺 NeighbVtx 𝑋)

Assertion

Ref	Expression
pgnbgreunbgr	⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∃!𝑥 ∈ 𝑉 {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐸   𝑥,𝐾   𝑥,𝐿   𝑥,𝑁   𝑥,𝑉   𝑥,𝑋

Allowed substitution hint:   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem pgnbgreunbgr

Dummy variables 𝑦 𝑏 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		preq2 4666	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {𝐾, 𝑥} = {𝐾, 𝑋})
2		preq1 4665	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {𝑥, 𝐿} = {𝑋, 𝐿})
3	1, 2	preq12d 4673	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} = {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}})
4	3	sseq1d 3946	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ↔ {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸))
5		eqeq1 2743	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 = 𝑦 ↔ 𝑋 = 𝑦))
6	5	imbi2d 341	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦) ↔ ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦)))
7	6	ralbidv 3162	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦)))
8	4, 7	anbi12d 638	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦)) ↔ ({{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦))))
9		pgnbgreunbgr.n	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑁 = (𝐺 NeighbVtx 𝑋)
10	9	eleq2i 2831	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐾 ∈ 𝑁 ↔ 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
11	10	biimpi 217	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ 𝑁 → 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
12	11	3ad2ant1 1139	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
13		pgnbgreunbgr.g	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐺 = (5 gPetersenGr 2)
14		pgjsgr 48583	. . . . . . . 8 ⊢ (5 gPetersenGr 2) ∈ USGraph
15	13, 14	eqeltri 2835	. . . . . . 7 ⊢ 𝐺 ∈ USGraph
16		pgnbgreunbgr.e	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
17	16	nbusgreledg 29440	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸))
18	15, 17	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸)
19	12, 18	sylib 219	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸)
20		usgrumgr 29268	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → 𝐺 ∈ UMGraph)
21	15, 20	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ 𝐺 ∈ UMGraph
22	19, 21	jctil 524	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → (𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸))
23		pgnbgreunbgr.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
24	23, 16	umgrpredgv 29227	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸) → (𝐾 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉))
25		simpr 485	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → 𝑋 ∈ 𝑉)
26	22, 24, 25	3syl 18	. . 3 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → 𝑋 ∈ 𝑉)
27	9	eleq2i 2831	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 ↔ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
28	10, 27	anbi12i 634	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁) ↔ (𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋)))
29	16	nbusgreledg 29440	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝐿, 𝑋} ∈ 𝐸))
30		prcom 4664	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {𝐿, 𝑋} = {𝑋, 𝐿}
31	30	eleq1i 2830	. . . . . . . . . 10 ⊢ ({𝐿, 𝑋} ∈ 𝐸 ↔ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸)
32	29, 31	bitrdi 288	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
33	17, 32	anbi12d 638	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → ((𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋)) ↔ ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸)))
34	15, 33	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋)) ↔ ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
35	28, 34	sylbb 220	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁) → ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
36	35	3adant3 1138	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
37		prssi 4752	. . . . 5 ⊢ (({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸) → {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
38	36, 37	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
39		prex 5367	. . . . . . 7 ⊢ {𝐾, 𝑦} ∈ V
40		prex 5367	. . . . . . 7 ⊢ {𝑦, 𝐿} ∈ V
41	39, 40	prss 4751	. . . . . 6 ⊢ (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
42		5eluz3 12824	. . . . . . . . . 10 ⊢ 5 ∈ (ℤ≥‘3)
43		pglem 48582	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ (1..^(⌈‘(5 / 2)))
44		eqid 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0..^5) = (0..^5)
45		eqid 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1..^(⌈‘(5 / 2))) = (1..^(⌈‘(5 / 2)))
46	44, 45, 13, 23	gpgvtxel 48538	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((5 ∈ (ℤ≥‘3) ∧ 2 ∈ (1..^(⌈‘(5 / 2)))) → (𝑦 ∈ 𝑉 ↔ ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩))
47	42, 43, 46	mp2an 698	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 ↔ ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
48	47	biimpi 217	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 → ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
49	48	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
50		opeq1 4804	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑎 = 0 → ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨0, 𝑏⟩)
51	50	eqeq2d 2750	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 0 → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ ↔ 𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩))
52	51	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 = 0 ∧ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5))) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ ↔ 𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩))
53	13, 23, 16, 9	pgnbgreunbgrlem3 48609	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩))
54	53	adantlr 721	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩))
55		preq2 4666	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → {𝐾, 𝑦} = {𝐾, ⟨0, 𝑏⟩})
56	55	eleq1d 2824	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → ({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ {𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸))
57		preq1 4665	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → {𝑦, 𝐿} = {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿})
58	57	eleq1d 2824	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → ({𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸 ↔ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸))
59	56, 58	anbi12d 638	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ ({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸)))
60		eqeq2 2751	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (𝑋 = 𝑦 ↔ 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩))
61	59, 60	imbi12d 345	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → ((({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦) ↔ (({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩)))
62	54, 61	syl5ibrcom 248	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))
63	62	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 = 0 ∧ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5))) → (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))
64	52, 63	sylbid 241	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 = 0 ∧ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5))) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))
65	64	ex 413	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 = 0 → ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))))
66	13, 23, 16, 9	pgnbgreunbgrlem6 48615	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩))
67	66	adantlr 721	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩))
68		preq2 4666	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → {𝐾, 𝑦} = {𝐾, ⟨1, 𝑏⟩})
69	68	eleq1d 2824	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → ({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ {𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸))
70		preq1 4665	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → {𝑦, 𝐿} = {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿})
71	70	eleq1d 2824	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → ({𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸 ↔ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸))
72	69, 71	anbi12d 638	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ ({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸)))
73		eqeq2 2751	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (𝑋 = 𝑦 ↔ 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩))
74	72, 73	imbi12d 345	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → ((({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦) ↔ (({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩)))
75	67, 74	syl5ibrcom 248	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))
76		opeq1 4804	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 1 → ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨1, 𝑏⟩)
77	76	eqeq2d 2750	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑎 = 1 → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ ↔ 𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩))
78	77	imbi1d 342	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑎 = 1 → ((𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)) ↔ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))))
79	75, 78	imbitrrid 247	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 = 1 → ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))))
80	65, 79	jaoi 863	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 = 0 ∨ 𝑎 = 1) → ((((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))))
81	80	expd 416	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 = 0 ∨ 𝑎 = 1) → (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑏 ∈ (0..^5) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))))
82		elpri 4579	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ {0, 1} → (𝑎 = 0 ∨ 𝑎 = 1))
83	81, 82	syl11 33	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑎 ∈ {0, 1} → (𝑏 ∈ (0..^5) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))))
84	83	impd 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((𝑎 ∈ {0, 1} ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))))
85	84	rexlimdvv 3195	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦)))
86	49, 85	mpd 15	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))
87	41, 86	biimtrrid 244	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦))
88	87	ralrimiva 3131	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦))
89	38, 88	jca 516	. . 3 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ({{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦)))
90	8, 26, 89	rspcedvdw 3563	. 2 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∃𝑥 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦)))
91		preq2 4666	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {𝐾, 𝑥} = {𝐾, 𝑦})
92		preq1 4665	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {𝑥, 𝐿} = {𝑦, 𝐿})
93	91, 92	preq12d 4673	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} = {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}})
94	93	sseq1d 3946	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ↔ {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸))
95	94	reu8 3674	. 2 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝑉 {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦)))
96	90, 95	sylibr 235	1 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∃!𝑥 ∈ 𝑉 {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∨ wo 853   ∧ w3a 1092   = wceq 1547   ∈ wcel 2119   ≠ wne 2934  ∀wral 3053  ∃wrex 3063  ∃!wreu 3342   ⊆ wss 3883  {cpr 4557  ⟨cop 4561  ‘cfv 6485  (class class class)co 7356  0cc0 11029  1c1 11030   / cdiv 11798  2c2 12227  3c3 12228  5c5 12230  ℤ_≥cuz 12779  ..^cfzo 13599  ⌈cceil 13741  Vtxcvtx 29083  Edgcedg 29134  UMGraphcumgr 29168  USGraphcusgr 29236   NeighbVtx cnbgr 29419   gPetersenGr cgpg 48531

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106  ax-pre-sup 11107

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-tp 4560  df-op 4562  df-uni 4839  df-int 4878  df-iun 4923  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-tr 5180  df-id 5513  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5571  df-we 5573  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-pred 6252  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-oadd 8399  df-er 8633  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-sup 9345  df-inf 9346  df-dju 9816  df-card 9854  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-xnn0 12502  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-rp 12934  df-ico 13295  df-fz 13453  df-fzo 13600  df-fl 13742  df-ceil 13743  df-mod 13820  df-seq 13955  df-exp 14015  df-hash 14284  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-dvds 16213  df-struct 17108  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-edgf 29076  df-vtx 29085  df-iedg 29086  df-edg 29135  df-upgr 29169  df-umgr 29170  df-usgr 29238  df-nbgr 29420  df-gpg 48532

This theorem is referenced by:  pgn4cyclex  48617