Theorem uvtx01vtx 27764

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 27754	. . . 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 4319	. . 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 4450	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∀𝑛 ¬ 𝑛 ∈ ∅ ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅) → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
8	7	ex 413	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑛 ¬ 𝑛 ∈ ∅ → (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅))
9		noel 4264	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ 𝑛 ∈ ∅
10	8, 9	mpg 1800	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
11		ssdif0 4297	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 ⊆ {𝑣} ↔ (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
12		sssn 4759	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 ⊆ {𝑣} ↔ (𝑉 = ∅ ∨ 𝑉 = {𝑣}))
13		ne0i 4268	. . . . . . . . . . . 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 854	. . . . . . . . . 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 4598	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑣 ∈ {𝑣}
23		eleq2 2827	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑣 ∈ 𝑉 ↔ 𝑣 ∈ {𝑣}))
24	22, 23	mpbiri 257	. . . . . . 7 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → 𝑣 ∈ 𝑉)
25		ralel 3075	. . . . . . . 8 ⊢ ∀𝑛 ∈ ∅ 𝑛 ∈ ∅
26		difeq1 4050	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ({𝑣} ∖ {𝑣}))
27		difid 4304	. . . . . . . . . 10 ⊢ ({𝑣} ∖ {𝑣}) = ∅
28	26, 27	eqtrdi 2794	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 = {𝑣} → (𝑉 ∖ {𝑣}) = ∅)
29	28	raleqdv 3348	. . . . . . . 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 2743	. . . . . . 7 ⊢ (𝐸 = ∅ ↔ (Edg‘𝐺) = ∅)
37		nbgr0edg 27724	. . . . . . 7 ⊢ ((Edg‘𝐺) = ∅ → (𝐺 NeighbVtx 𝑣) = ∅)
38	36, 37	sylbi 216	. . . . . 6 ⊢ (𝐸 = ∅ → (𝐺 NeighbVtx 𝑣) = ∅)
39	38	eleq2d 2824	. . . . 5 ⊢ (𝐸 = ∅ → (𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ 𝑛 ∈ ∅))
40	39	rexralbidv 3230	. . . 4 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅))
41		df-rex 3070	. . . 4 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅ ↔ ∃𝑣(𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅))
42	40, 41	bitrdi 287	. . 3 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ ∃𝑣(𝑣 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ ∅)))
43	1	fvexi 6788	. . . 4 ⊢ 𝑉 ∈ V
44		hash1snb 14134	. . . 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 311	. 2 ⊢ (𝐸 = ∅ → (∃𝑣 ∈ 𝑉 ∀𝑛 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣})𝑛 ∈ (𝐺 NeighbVtx 𝑣) ↔ (♯‘𝑉) = 1))
47	4, 6, 46	3bitrd 305	1 ⊢ (𝐸 = ∅ → ((UnivVtx‘𝐺) ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑉) = 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 844  ∀wal 1537   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∀wral 3064  ∃wrex 3065  {crab 3068  Vcvv 3432   ∖ cdif 3884   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256  {csn 4561  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  1c1 10872  ♯chash 14044  Vtxcvtx 27366  Edgcedg 27417   NeighbVtx cnbgr 27699  UnivVtxcuvtx 27752

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  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 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-oadd 8301  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-dju 9659  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-fz 13240  df-hash 14045  df-nbgr 27700  df-uvtx 27753

This theorem is referenced by: (None)