Theorem wspniunwspnon 28267

Description: The set of nonempty simple paths of fixed length is the double union of the simple paths of the fixed length between different vertices. (Contributed by Alexander van der Vekens, 3-Mar-2018.) (Revised by AV, 16-May-2021.) (Proof shortened by AV, 15-Mar-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
wspniunwspnon.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
wspniunwspnon	⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑁 WSPathsN 𝐺) = ∪ 𝑥 ∈ 𝑉 ∪ 𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})(𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐺,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝑥,𝑈,𝑦   𝑥,𝑉,𝑦

Proof of Theorem wspniunwspnon

Dummy variables 𝑝 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		wspthsnonn0vne 28261	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ≠ ∅) → 𝑥 ≠ 𝑦)
2	1	ex 412	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ≠ ∅ → 𝑥 ≠ 𝑦))
3	2	adantr 480	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → ((𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ≠ ∅ → 𝑥 ≠ 𝑦))
4		ne0i 4273	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) → (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ≠ ∅)
5	3, 4	impel 505	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) ∧ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)) → 𝑥 ≠ 𝑦)
6	5	necomd 3000	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) ∧ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)) → 𝑦 ≠ 𝑥)
7	6	ex 412	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) → 𝑦 ≠ 𝑥))
8	7	pm4.71rd 562	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ (𝑦 ≠ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))))
9	8	rexbidv 3227	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (∃𝑦 ∈ 𝑉 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))))
10		rexdifsn 4732	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑉 (𝑦 ≠ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
11	9, 10	bitr4di 288	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (∃𝑦 ∈ 𝑉 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
12	11	rexbidv 3227	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ 𝑉 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
13		wspniunwspnon.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
14	13	wspthsnwspthsnon 28260	. . . 4 ⊢ (𝑤 ∈ (𝑁 WSPathsN 𝐺) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ 𝑉 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))
15		vex 3434	. . . . 5 ⊢ 𝑤 ∈ V
16		eleq1w 2822	. . . . . . 7 ⊢ (𝑝 = 𝑤 → (𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ 𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
17	16	rexbidv 3227	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 = 𝑤 → (∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
18	17	rexbidv 3227	. . . . 5 ⊢ (𝑝 = 𝑤 → (∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)))
19	15, 18	elab 3610	. . . 4 ⊢ (𝑤 ∈ {𝑝 ∣ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)} ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑤 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))
20	12, 14, 19	3bitr4g 313	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑤 ∈ (𝑁 WSPathsN 𝐺) ↔ 𝑤 ∈ {𝑝 ∣ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)}))
21	20	eqrdv 2737	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑁 WSPathsN 𝐺) = {𝑝 ∣ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)})
22		dfiunv2 4969	. 2 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ 𝑉 ∪ 𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})(𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦) = {𝑝 ∣ ∃𝑥 ∈ 𝑉 ∃𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})𝑝 ∈ (𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦)}
23	21, 22	eqtr4di 2797	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐺 ∈ 𝑈) → (𝑁 WSPathsN 𝐺) = ∪ 𝑥 ∈ 𝑉 ∪ 𝑦 ∈ (𝑉 ∖ {𝑥})(𝑥(𝑁 WSPathsNOn 𝐺)𝑦))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2109  {cab 2716   ≠ wne 2944  ∃wrex 3066   ∖ cdif 3888  ∅c0 4261  {csn 4566  ∪ ciun 4929  ‘cfv 6430  (class class class)co 7268  ℕcn 11956  Vtxcvtx 27347   WSPathsN cwwspthsn 28172   WSPathsNOn cwwspthsnon 28173

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1801  ax-4 1815  ax-5 1916  ax-6 1974  ax-7 2014  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2140  ax-11 2157  ax-12 2174  ax-ext 2710  ax-rep 5213  ax-sep 5226  ax-nul 5233  ax-pow 5291  ax-pr 5355  ax-un 7579  ax-cnex 10911  ax-resscn 10912  ax-1cn 10913  ax-icn 10914  ax-addcl 10915  ax-addrcl 10916  ax-mulcl 10917  ax-mulrcl 10918  ax-mulcom 10919  ax-addass 10920  ax-mulass 10921  ax-distr 10922  ax-i2m1 10923  ax-1ne0 10924  ax-1rid 10925  ax-rnegex 10926  ax-rrecex 10927  ax-cnre 10928  ax-pre-lttri 10929  ax-pre-lttrn 10930  ax-pre-ltadd 10931  ax-pre-mulgt0 10932

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-ifp 1060  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1786  df-nf 1790  df-sb 2071  df-mo 2541  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2731  df-clel 2817  df-nfc 2890  df-ne 2945  df-nel 3051  df-ral 3070  df-rex 3071  df-reu 3072  df-rab 3074  df-v 3432  df-sbc 3720  df-csb 3837  df-dif 3894  df-un 3896  df-in 3898  df-ss 3908  df-pss 3910  df-nul 4262  df-if 4465  df-pw 4540  df-sn 4567  df-pr 4569  df-tp 4571  df-op 4573  df-uni 4845  df-int 4885  df-iun 4931  df-br 5079  df-opab 5141  df-mpt 5162  df-tr 5196  df-id 5488  df-eprel 5494  df-po 5502  df-so 5503  df-fr 5543  df-we 5545  df-xp 5594  df-rel 5595  df-cnv 5596  df-co 5597  df-dm 5598  df-rn 5599  df-res 5600  df-ima 5601  df-pred 6199  df-ord 6266  df-on 6267  df-lim 6268  df-suc 6269  df-iota 6388  df-fun 6432  df-fn 6433  df-f 6434  df-f1 6435  df-fo 6436  df-f1o 6437  df-fv 6438  df-riota 7225  df-ov 7271  df-oprab 7272  df-mpo 7273  df-om 7701  df-1st 7817  df-2nd 7818  df-frecs 8081  df-wrecs 8112  df-recs 8186  df-rdg 8225  df-1o 8281  df-er 8472  df-map 8591  df-en 8708  df-dom 8709  df-sdom 8710  df-fin 8711  df-card 9681  df-pnf 10995  df-mnf 10996  df-xr 10997  df-ltxr 10998  df-le 10999  df-sub 11190  df-neg 11191  df-nn 11957  df-n0 12217  df-z 12303  df-uz 12565  df-fz 13222  df-fzo 13365  df-hash 14026  df-word 14199  df-wlks 27947  df-wlkson 27948  df-trls 28040  df-trlson 28041  df-pths 28063  df-spths 28064  df-spthson 28066  df-wwlks 28174  df-wwlksn 28175  df-wwlksnon 28176  df-wspthsn 28177  df-wspthsnon 28178

This theorem is referenced by:  frgrhash2wsp  28675