Theorem pgnbgreunbgr 48890

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 4700	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {𝐾, 𝑥} = {𝐾, 𝑋})
2		preq1 4699	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {𝑥, 𝐿} = {𝑋, 𝐿})
3	1, 2	preq12d 4707	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} = {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}})
4	3	sseq1d 3968	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ↔ {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸))
5		eqeq1 2767	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 = 𝑦 ↔ 𝑋 = 𝑦))
6	5	imbi2d 343	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑥 = 𝑦) ↔ ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦)))
7	6	ralbidv 3188	. . . 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 643	. . 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 2855	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐾 ∈ 𝑁 ↔ 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
11	10	biimpi 219	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ 𝑁 → 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
12	11	3ad2ant1 1151	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → 𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
13		pgnbgreunbgr.g	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐺 = (5 gPetersenGr 2)
14		pgjsgr 48857	. . . . . . . 8 ⊢ (5 gPetersenGr 2) ∈ USGraph
15	13, 14	eqeltri 2859	. . . . . . 7 ⊢ 𝐺 ∈ USGraph
16		pgnbgreunbgr.e	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
17	16	nbusgreledg 29703	. . . . . . 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 221	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸)
20		usgrumgr 29531	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → 𝐺 ∈ UMGraph)
21	15, 20	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ 𝐺 ∈ UMGraph
22	19, 21	jctil 528	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → (𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸))
23		pgnbgreunbgr.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
24	23, 16	umgrpredgv 29490	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ {𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸) → (𝐾 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉))
25		simpr 489	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → 𝑋 ∈ 𝑉)
26	22, 24, 25	3syl 19	. . 3 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → 𝑋 ∈ 𝑉)
27	9	eleq2i 2855	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 ↔ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋))
28	10, 27	anbi12i 639	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁) ↔ (𝐾 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ∧ 𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋)))
29	16	nbusgreledg 29703	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝐿, 𝑋} ∈ 𝐸))
30		prcom 4698	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {𝐿, 𝑋} = {𝑋, 𝐿}
31	30	eleq1i 2854	. . . . . . . . . 10 ⊢ ({𝐿, 𝑋} ∈ 𝐸 ↔ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸)
32	29, 31	bitrdi 290	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ USGraph → (𝐿 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑋) ↔ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
33	17, 32	anbi12d 643	. . . . . . . 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 222	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁) → ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
36	35	3adant3 1150	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸))
37		prssi 4787	. . . . 5 ⊢ (({𝐾, 𝑋} ∈ 𝐸 ∧ {𝑋, 𝐿} ∈ 𝐸) → {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
38	36, 37	syl 18	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → {{𝐾, 𝑋}, {𝑋, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
39		prex 5409	. . . . . . 7 ⊢ {𝐾, 𝑦} ∈ V
40		prex 5409	. . . . . . 7 ⊢ {𝑦, 𝐿} ∈ V
41	39, 40	prss 4786	. . . . . 6 ⊢ (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸)
42		5eluz3 12902	. . . . . . . . . 10 ⊢ 5 ∈ (ℤ≥‘3)
43		pglem 48856	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ (1..^(⌈‘(5 / 2)))
44		eqid 2763	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0..^5) = (0..^5)
45		eqid 2763	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1..^(⌈‘(5 / 2))) = (1..^(⌈‘(5 / 2)))
46	44, 45, 13, 23	gpgvtxel 48812	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((5 ∈ (ℤ≥‘3) ∧ 2 ∈ (1..^(⌈‘(5 / 2)))) → (𝑦 ∈ 𝑉 ↔ ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩))
47	42, 43, 46	mp2an 704	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 ↔ ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
48	47	biimpi 219	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 → ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
49	48	adantl 486	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ∃𝑎 ∈ {0, 1}∃𝑏 ∈ (0..^5)𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
50		opeq1 4838	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑎 = 0 → ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨0, 𝑏⟩)
51	50	eqeq2d 2774	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 0 → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ ↔ 𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩))
52	51	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 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 48883	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩))
54	53	adantlr 727	. . . . . . . . . . . . . . . 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 4700	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → {𝐾, 𝑦} = {𝐾, ⟨0, 𝑏⟩})
56	55	eleq1d 2848	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → ({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ {𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸))
57		preq1 4699	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → {𝑦, 𝐿} = {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿})
58	57	eleq1d 2848	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → ({𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸 ↔ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸))
59	56, 58	anbi12d 643	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ ({𝐾, ⟨0, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨0, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸)))
60		eqeq2 2775	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨0, 𝑏⟩ → (𝑋 = 𝑦 ↔ 𝑋 = ⟨0, 𝑏⟩))
61	59, 60	imbi12d 347	. . . . . . . . . . . . . . . 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 250	. . . . . . . . . . . . . . 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 486	. . . . . . . . . . . . . 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 243	. . . . . . . . . . . . 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 417	. . . . . . . . . . . 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 48889	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑏 ∈ (0..^5)) → (({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩))
67	66	adantlr 727	. . . . . . . . . . . . . 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 4700	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → {𝐾, 𝑦} = {𝐾, ⟨1, 𝑏⟩})
69	68	eleq1d 2848	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → ({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ↔ {𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸))
70		preq1 4699	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → {𝑦, 𝐿} = {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿})
71	70	eleq1d 2848	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → ({𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸 ↔ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸))
72	69, 71	anbi12d 643	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) ↔ ({𝐾, ⟨1, 𝑏⟩} ∈ 𝐸 ∧ {⟨1, 𝑏⟩, 𝐿} ∈ 𝐸)))
73		eqeq2 2775	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩ → (𝑋 = 𝑦 ↔ 𝑋 = ⟨1, 𝑏⟩))
74	72, 73	imbi12d 347	. . . . . . . . . . . . . 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 250	. . . . . . . . . . . . 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 4838	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 1 → ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨1, 𝑏⟩)
77	76	eqeq2d 2774	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑎 = 1 → (𝑦 = ⟨𝑎, 𝑏⟩ ↔ 𝑦 = ⟨1, 𝑏⟩))
78	77	imbi1d 344	. . . . . . . . . . . . 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 249	. . . . . . . . . . . 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 870	. . . . . . . . . . 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 420	. . . . . . . . . 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 4613	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ {0, 1} → (𝑎 = 0 ∨ 𝑎 = 1))
83	81, 82	syl11 34	. . . . . . . . 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 415	. . . . . . . 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 3221	. . . . . . 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 16	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (({𝐾, 𝑦} ∈ 𝐸 ∧ {𝑦, 𝐿} ∈ 𝐸) → 𝑋 = 𝑦))
87	41, 86	biimtrrid 246	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦))
88	87	ralrimiva 3157	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∀𝑦 ∈ 𝑉 ({{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸 → 𝑋 = 𝑦))
89	38, 88	jca 520	. . 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 3584	. 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 4700	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {𝐾, 𝑥} = {𝐾, 𝑦})
92		preq1 4699	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {𝑥, 𝐿} = {𝑦, 𝐿})
93	91, 92	preq12d 4707	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} = {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}})
94	93	sseq1d 3968	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ({{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸 ↔ {{𝐾, 𝑦}, {𝑦, 𝐿}} ⊆ 𝐸))
95	94	reu8 3696	. 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 237	1 ⊢ ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐿 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ≠ 𝐿) → ∃!𝑥 ∈ 𝑉 {{𝐾, 𝑥}, {𝑥, 𝐿}} ⊆ 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∨ wo 860   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  ∃!wreu 3367   ⊆ wss 3905  {cpr 4591  ⟨cop 4595  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  0cc0 11095  1c1 11096   / cdiv 11866  2c2 12290  3c3 12291  5c5 12293  ℤ_≥cuz 12857  ..^cfzo 13678  ⌈cceil 13820  Vtxcvtx 29346  Edgcedg 29397  UMGraphcumgr 29431  USGraphcusgr 29499   NeighbVtx cnbgr 29682   gPetersenGr cgpg 48805

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  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-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 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-xnn0 12573  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-rp 13012  df-ico 13373  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-ceil 13822  df-mod 13899  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-dvds 16306  df-struct 17202  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-edgf 29339  df-vtx 29348  df-iedg 29349  df-edg 29398  df-upgr 29432  df-umgr 29433  df-usgr 29501  df-nbgr 29683  df-gpg 48806

This theorem is referenced by:  pgn4cyclex  48891