Theorem uvtx01vtx 28345

Description: If a graph/class has no edges, it has universal vertices if and only if it has exactly one vertex. (Contributed by Alexander van der Vekens, 12-Oct-2017.) (Revised by AV, 30-Oct-2020.) (Revised by AV, 14-Feb-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
uvtxel.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
isuvtx.e	⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
uvtx01vtx	⊢ (𝐸 = ∅ → ((UnivVtx‘𝐺) ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑉) = 1))

Proof of Theorem uvtx01vtx

Dummy variables 𝑛 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		uvtxel.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2	1	uvtxval 28335	. . . 4 ⊢ (UnivVtx‘𝐺) = {𝑣 ∈ 𝑉 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)}
3	2	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝐸 = ∅ → (UnivVtx‘𝐺) = {𝑣 ∈ 𝑉 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)})
4	3	neeq1d 3003	. 2 ⊢ (𝐸 = ∅ → ((UnivVtx‘𝐺) ≠ ∅ ↔ {𝑣 ∈ 𝑉 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)} ≠ ∅))
5		rabn0 4345	. . 3 ⊢ ({𝑣 ∈ 𝑉 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)} ≠ ∅ ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣))
6	5	a1i 11	. 2 ⊢ (𝐸 = ∅ → ({𝑣 ∈ 𝑉 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)} ≠ ∅ ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣)))
7		falseral0 4477	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∀𝑛 ¬ 𝑛 ∈ ∅ ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
8	7	ex 413	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑛 ¬ 𝑛 ∈ ∅ → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅))
9		noel 4290	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ 𝑛 ∈ ∅
10	8, 9	mpg 1799	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
11		ssdif0 4323	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 ⊆ {𝑣} ↔ (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
12		sssn 4786	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 ⊆ {𝑣} ↔ (𝑉 = ∅ ∨ 𝑉 = {𝑣}))
13		ne0i 4294	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 ≠ ∅)
14		eqneqall 2954	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑉 = ∅ → (𝑉 ≠ ∅ → 𝑉 = {𝑣}))
15	13, 14	syl5 34	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑉 = ∅ → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
16		ax-1 6	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
17	15, 16	jaoi 855	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑉 = ∅ ∨ 𝑉 = {𝑣}) → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
18	12, 17	sylbi 216	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 ⊆ {𝑣} → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
19	11, 18	sylbir 234	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅ → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
20	10, 19	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑉 = {𝑣}))
21	20	impcom 408	. . . . . 6 ⊢ ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) → 𝑉 = {𝑣})
22		vsnid 4623	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑣 ∈ {𝑣}
23		eleq2 2826	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑣 ∈ 𝑉 ↔ 𝑣 ∈ {𝑣}))
24	22, 23	mpbiri 257	. . . . . . 7 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → 𝑣 ∈ 𝑉)
25		ralel 3067	. . . . . . . 8 ⊢ ∀𝑛 ∈ ∅ 𝑛 ∈ ∅
26		difeq1 4075	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ({𝑣} ∖ {𝑣}))
27		difid 4330	. . . . . . . . . 10 ⊢ ({𝑣} ∖ {𝑣}) = ∅
28	26, 27	eqtrdi 2792	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
29	28	raleqdv 3313	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ ↔ ∀𝑛 ∈ ∅ 𝑛 ∈ ∅))
30	25, 29	mpbiri 257	. . . . . . 7 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅)
31	24, 30	jca 512	. . . . . 6 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅))
32	21, 31	impbii 208	. . . . 5 ⊢ ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) ↔ 𝑉 = {𝑣})
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝐸 = ∅ → ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) ↔ 𝑉 = {𝑣}))
34	33	exbidv 1924	. . 3 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣(𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) ↔ ∃𝑣 𝑉 = {𝑣}))
35		isuvtx.e	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐸 = (Edg‘𝐺)
36	35	eqeq1i 2741	. . . . . . 7 ⊢ (𝐸 = ∅ ↔ (Edg‘𝐺) = ∅)
37		nbgr0edg 28305	. . . . . . 7 ⊢ ((Edg‘𝐺) = ∅ → (𝐺 NeighbVtx 𝑣) = ∅)
38	36, 37	sylbi 216	. . . . . 6 ⊢ (𝐸 = ∅ → (𝐺 NeighbVtx 𝑣) = ∅)
39	38	eleq2d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝐸 = ∅ → (𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ 𝑛 ∈ ∅))
40	39	rexralbidv 3214	. . . 4 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅))
41		df-rex 3074	. . . 4 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ ↔ ∃𝑣(𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅))
42	40, 41	bitrdi 286	. . 3 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ ∃𝑣(𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅)))
43	1	fvexi 6856	. . . 4 ⊢ 𝑉 ∈ V
44		hash1snb 14319	. . . 4 ⊢ (𝑉 ∈ V → ((♯‘𝑉) = 1 ↔ ∃𝑣 𝑉 = {𝑣}))
45	43, 44	mp1i 13	. . 3 ⊢ (𝐸 = ∅ → ((♯‘𝑉) = 1 ↔ ∃𝑣 𝑉 = {𝑣}))
46	34, 42, 45	3bitr4d 310	. 2 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ (♯‘𝑉) = 1))
47	4, 6, 46	3bitrd 304	1 ⊢ (𝐸 = ∅ → ((UnivVtx‘𝐺) ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑉) = 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 845  ∀wal 1539   = wceq 1541  ∃wex 1781   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∀wral 3064  ∃wrex 3073  {crab 3407  Vcvv 3445   ∖ cdif 3907   ⊆ wss 3910  ∅c0 4282  {csn 4586  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  1c1 11052  ♯chash 14230  Vtxcvtx 27947  Edgcedg 27998   NeighbVtx cnbgr 28280  UnivVtxcuvtx 28333

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-oadd 8416  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-dju 9837  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-fz 13425  df-hash 14231  df-nbgr 28281  df-uvtx 28334

This theorem is referenced by: (None)