Theorem umgr2cycllem 30751

Description: Lemma for umgr2cycl 30752. (Contributed by BTernaryTau, 17-Oct-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
umgr2cycllem.1	⊢ 𝐹 = ⟨“𝐽𝐾”⟩
umgr2cycllem.2	⊢ 𝐼 = (iEdg‘𝐺)
umgr2cycllem.3	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ UMGraph)
umgr2cycllem.4	⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ dom 𝐼)
umgr2cycllem.5	⊢ (𝜑 → 𝐽 ≠ 𝐾)
umgr2cycllem.6	⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝐽) = (𝐼‘𝐾))

Assertion

Ref	Expression
umgr2cycllem	⊢ (𝜑 → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)

Distinct variable groups:   𝐹,𝑝   𝐺,𝑝

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑝)   𝐼(𝑝)   𝐽(𝑝)   𝐾(𝑝)

Proof of Theorem umgr2cycllem

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		umgr2cycllem.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ UMGraph)
2		umgruhgr 29687	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ UMGraph → 𝐺 ∈ UHGraph)
3		umgr2cycllem.2	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = (iEdg‘𝐺)
4	3	uhgrfun 29649	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ UHGraph → Fun 𝐼)
5	1, 2, 4	3syl 19	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun 𝐼)
6		umgr2cycllem.4	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ dom 𝐼)
7	3	iedgedg 29633	. . . 4 ⊢ ((Fun 𝐼 ∧ 𝐽 ∈ dom 𝐼) → (𝐼‘𝐽) ∈ (Edg‘𝐺))
8	5, 6, 7	syl2anc 596	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝐽) ∈ (Edg‘𝐺))
9		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (Vtx‘𝐺) = (Vtx‘𝐺)
10		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (Edg‘𝐺) = (Edg‘𝐺)
11	9, 10	umgredg 29721	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ UMGraph ∧ (𝐼‘𝐽) ∈ (Edg‘𝐺)) → ∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}))
12	1, 8, 11	syl2anc 596	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}))
13		ax-5 1942	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → ∀𝑏 𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺))
14		alral 3091	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑏 𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → ∀𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺))
15	13, 14	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → ∀𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺))
16		r19.29 3125	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ ∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})))
17	15, 16	sylan 592	. . . . 5 ⊢ ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ ∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})))
18		eqid 2760	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ = ⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩
19		umgr2cycllem.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐹 = ⟨“𝐽𝐾”⟩
20		simp2l 1218	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺))
21		simp2r 1219	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺))
22	20, 21, 20	3jca 1146	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)))
23		simp3l 1220	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝑎 ≠ 𝑏)
24	23	necomd 3010	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝑏 ≠ 𝑎)
25	23, 24	jca 521	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑏 ≠ 𝑎))
26		simp3r 1221	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})
27	26	eqimsscd 3965	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → {𝑎, 𝑏} ⊆ (𝐼‘𝐽))
28		umgr2cycllem.6	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝐽) = (𝐼‘𝐾))
29	28	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝐼‘𝐽) = (𝐼‘𝐾))
30	29, 26	eqtr3d 2797	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝐼‘𝐾) = {𝑎, 𝑏})
31		prcom 4689	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ {𝑎, 𝑏} = {𝑏, 𝑎}
32	31	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → {𝑎, 𝑏} = {𝑏, 𝑎})
33	30, 32	eqtrd 2795	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → (𝐼‘𝐾) = {𝑏, 𝑎})
34		eqimss2 3967	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐼‘𝐾) = {𝑏, 𝑎} → {𝑏, 𝑎} ⊆ (𝐼‘𝐾))
35	33, 34	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → {𝑏, 𝑎} ⊆ (𝐼‘𝐾))
36	27, 35	jca 521	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ({𝑎, 𝑏} ⊆ (𝐼‘𝐽) ∧ {𝑏, 𝑎} ⊆ (𝐼‘𝐾)))
37		umgr2cycllem.5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ≠ 𝐾)
38	37	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝐽 ≠ 𝐾)
39		eqidd 2761	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝑎 = 𝑎)
40	18, 19, 22, 25, 36, 9, 3, 38, 39	2cycld 30750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩)
41	40	3expib 1140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ 𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩))
42	41	exp4c 438	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) → ((𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}) → 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩))))
43	42	com23 87	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) → (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → ((𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}) → 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩))))
44	43	imp4a 428	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) → ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩)))
45		s3cli 15036	. . . . . . . . 9 ⊢ ⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ ∈ Word V
46		breq2 5106	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 = ⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ → (𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝 ↔ 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩))
47	46	rspcev 3576	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ ∈ Word V ∧ 𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩) → ∃𝑝 ∈ Word V𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)
48	45, 47	mpan 703	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ → ∃𝑝 ∈ Word V𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)
49		rexex 3092	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑝 ∈ Word V𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝 → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)
50	48, 49	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹(Cycles‘𝐺)⟨“𝑎𝑏𝑎”⟩ → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)
51	44, 50	syl8 77	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺) → ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)))
52	51	rexlimdv 3161	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝))
53	17, 52	syl5 35	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) ∧ ∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏})) → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝))
54	53	expd 421	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺) → (∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}) → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)))
55	54	rexlimdv 3161	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑎 ∈ (Vtx‘𝐺)∃𝑏 ∈ (Vtx‘𝐺)(𝑎 ≠ 𝑏 ∧ (𝐼‘𝐽) = {𝑎, 𝑏}) → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝))
56	12, 55	mpd 16	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑝 𝐹(Cycles‘𝐺)𝑝)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1567   = wceq 1569  ∃wex 1811   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895  {cpr 4586   class class class wbr 5102  dom cdm 5650  Fun wfun 6532  ‘cfv 6538  Word cword 14661  ⟨“cs2 14996  ⟨“cs3 14997  Vtxcvtx 29579  iEdgciedg 29580  Edgcedg 29630  UHGraphcuhgr 29639  UMGraphcumgr 29664  Cyclesccycls 30377

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-ifp 1079  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-er 8720  df-map 8852  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-dju 9985  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-n0 12610  df-z 12697  df-uz 12969  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-hash 14478  df-word 14662  df-concat 14719  df-s1 14746  df-s2 15003  df-s3 15004  df-edg 29631  df-uhgr 29641  df-upgr 29665  df-umgr 29666  df-wlks 30185  df-trls 30280  df-pths 30304  df-cycls 30379

This theorem is used by:  umgr2cycl  30752