Metamath Proof Explorer


Theorem frgrncvvdeqlem2

Description: Lemma 2 for frgrncvvdeq . In a friendship graph, for each neighbor of a vertex there is exactly one neighbor of another vertex so that there is an edge between these two neighbors. (Contributed by Alexander van der Vekens, 22-Dec-2017) (Revised by AV, 10-May-2021) (Proof shortened by AV, 12-Feb-2022)

Ref Expression
Hypotheses frgrncvvdeq.v1 V = Vtx G
frgrncvvdeq.e E = Edg G
frgrncvvdeq.nx D = G NeighbVtx X
frgrncvvdeq.ny N = G NeighbVtx Y
frgrncvvdeq.x φ X V
frgrncvvdeq.y φ Y V
frgrncvvdeq.ne φ X Y
frgrncvvdeq.xy φ Y D
frgrncvvdeq.f φ G FriendGraph
frgrncvvdeq.a A = x D ι y N | x y E
Assertion frgrncvvdeqlem2 φ x D ∃! y N x y E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frgrncvvdeq.v1 V = Vtx G
2 frgrncvvdeq.e E = Edg G
3 frgrncvvdeq.nx D = G NeighbVtx X
4 frgrncvvdeq.ny N = G NeighbVtx Y
5 frgrncvvdeq.x φ X V
6 frgrncvvdeq.y φ Y V
7 frgrncvvdeq.ne φ X Y
8 frgrncvvdeq.xy φ Y D
9 frgrncvvdeq.f φ G FriendGraph
10 frgrncvvdeq.a A = x D ι y N | x y E
11 9 adantr φ x D G FriendGraph
12 3 eleq2i x D x G NeighbVtx X
13 1 nbgrisvtx x G NeighbVtx X x V
14 13 a1i φ x G NeighbVtx X x V
15 12 14 syl5bi φ x D x V
16 15 imp φ x D x V
17 6 adantr φ x D Y V
18 elnelne2 x D Y D x Y
19 18 expcom Y D x D x Y
20 8 19 syl φ x D x Y
21 20 imp φ x D x Y
22 16 17 21 3jca φ x D x V Y V x Y
23 1 2 frcond1 G FriendGraph x V Y V x Y ∃! y V x y y Y E
24 11 22 23 sylc φ x D ∃! y V x y y Y E
25 frgrusgr G FriendGraph G USGraph
26 prex x y V
27 prex y Y V
28 26 27 prss x y E y Y E x y y Y E
29 ancom x y E y Y E y Y E x y E
30 28 29 bitr3i x y y Y E y Y E x y E
31 30 anbi2i y V x y y Y E y V y Y E x y E
32 usgrumgr G USGraph G UMGraph
33 1 2 umgrpredgv G UMGraph x y E x V y V
34 33 simprd G UMGraph x y E y V
35 34 ex G UMGraph x y E y V
36 32 35 syl G USGraph x y E y V
37 36 adantld G USGraph y Y E x y E y V
38 37 pm4.71rd G USGraph y Y E x y E y V y Y E x y E
39 31 38 bitr4id G USGraph y V x y y Y E y Y E x y E
40 4 eleq2i y N y G NeighbVtx Y
41 2 nbusgreledg G USGraph y G NeighbVtx Y y Y E
42 40 41 bitr2id G USGraph y Y E y N
43 42 anbi1d G USGraph y Y E x y E y N x y E
44 39 43 bitrd G USGraph y V x y y Y E y N x y E
45 44 eubidv G USGraph ∃! y y V x y y Y E ∃! y y N x y E
46 45 biimpd G USGraph ∃! y y V x y y Y E ∃! y y N x y E
47 df-reu ∃! y V x y y Y E ∃! y y V x y y Y E
48 df-reu ∃! y N x y E ∃! y y N x y E
49 46 47 48 3imtr4g G USGraph ∃! y V x y y Y E ∃! y N x y E
50 9 25 49 3syl φ ∃! y V x y y Y E ∃! y N x y E
51 50 adantr φ x D ∃! y V x y y Y E ∃! y N x y E
52 24 51 mpd φ x D ∃! y N x y E