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Theorem gpgedgiov

Description: The edges of the generalized Petersen graph GPG(N,K) between an inside and an outside vertex. (Contributed by AV, 11-Nov-2025)

Ref Expression
Hypotheses gpgedgiov.j ⊢ J = 1 ..^ N 2
gpgedgiov.i ⊢ I = 0 ..^ N
gpgedgiov.g No typesetting found for |- G = ( N gPetersenGr K ) with typecode |-
gpgedgiov.e ⊢ E = Edg ⁡ G
Assertion gpgedgiov ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 0 X 1 Y ∈ E ↔ X = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gpgedgiov.j ⊢ J = 1 ..^ N 2
2 gpgedgiov.i ⊢ I = 0 ..^ N
3 gpgedgiov.g Could not format G = ( N gPetersenGr K ) : No typesetting found for |- G = ( N gPetersenGr K ) with typecode |-
4 gpgedgiov.e ⊢ E = Edg ⁡ G
5 simpll ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ 0 X 1 Y ∈ E → N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J
6 c0ex ⊢ 0 ∈ V
7 6 a1i ⊢ Y ∈ I → 0 ∈ V
8 7 anim1i ⊢ Y ∈ I ∧ X ∈ I → 0 ∈ V ∧ X ∈ I
9 8 ancoms ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 0 ∈ V ∧ X ∈ I
10 op1stg ⊢ 0 ∈ V ∧ X ∈ I → 1 st ⁡ 0 X = 0
11 9 10 syl ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 st ⁡ 0 X = 0
12 11 ad2antlr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ 0 X 1 Y ∈ E → 1 st ⁡ 0 X = 0
13 simpr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ 0 X 1 Y ∈ E → 0 X 1 Y ∈ E
14 eqid ⊢ Vtx ⁡ G = Vtx ⁡ G
15 1 3 14 4 gpgvtxedg0 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ 1 st ⁡ 0 X = 0 ∧ 0 X 1 Y ∈ E → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N
16 5 12 13 15 syl3anc ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ 0 X 1 Y ∈ E → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N
17 16 ex ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 0 X 1 Y ∈ E → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N
18 ovex ⊢ X + 1 mod N ∈ V
19 6 18 pm3.2i ⊢ 0 ∈ V ∧ X + 1 mod N ∈ V
20 opthg2 ⊢ 0 ∈ V ∧ X + 1 mod N ∈ V → 1 Y = 0 X + 1 mod N ↔ 1 = 0 ∧ Y = X + 1 mod N
21 19 20 mp1i ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 X + 1 mod N ↔ 1 = 0 ∧ Y = X + 1 mod N
22 ax-1ne0 ⊢ 1 ≠ 0
23 eqneqall ⊢ 1 = 0 → 1 ≠ 0 → Y = X + 1 mod N → X = Y
24 22 23 mpi ⊢ 1 = 0 → Y = X + 1 mod N → X = Y
25 24 imp ⊢ 1 = 0 ∧ Y = X + 1 mod N → X = Y
26 21 25 biimtrdi ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 X + 1 mod N → X = Y
27 1ex ⊢ 1 ∈ V
28 27 a1i ⊢ Y ∈ I → 1 ∈ V
29 28 anim1i ⊢ Y ∈ I ∧ X ∈ I → 1 ∈ V ∧ X ∈ I
30 29 ancoms ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 ∈ V ∧ X ∈ I
31 opthg2 ⊢ 1 ∈ V ∧ X ∈ I → 1 Y = 1 X ↔ 1 = 1 ∧ Y = X
32 30 31 syl ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 1 X ↔ 1 = 1 ∧ Y = X
33 simpr ⊢ 1 = 1 ∧ Y = X → Y = X
34 33 eqcomd ⊢ 1 = 1 ∧ Y = X → X = Y
35 32 34 biimtrdi ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 1 X → X = Y
36 ovex ⊢ X − 1 mod N ∈ V
37 6 36 pm3.2i ⊢ 0 ∈ V ∧ X − 1 mod N ∈ V
38 opthg2 ⊢ 0 ∈ V ∧ X − 1 mod N ∈ V → 1 Y = 0 X − 1 mod N ↔ 1 = 0 ∧ Y = X − 1 mod N
39 37 38 mp1i ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 X − 1 mod N ↔ 1 = 0 ∧ Y = X − 1 mod N
40 eqneqall ⊢ 1 = 0 → 1 ≠ 0 → Y = X − 1 mod N → X = Y
41 22 40 mpi ⊢ 1 = 0 → Y = X − 1 mod N → X = Y
42 41 imp ⊢ 1 = 0 ∧ Y = X − 1 mod N → X = Y
43 39 42 biimtrdi ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 X − 1 mod N → X = Y
44 26 35 43 3jaod ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 X ∨ 1 Y = 0 X − 1 mod N → X = Y
45 op2ndg ⊢ 0 ∈ V ∧ X ∈ I → 2 nd ⁡ 0 X = X
46 9 45 syl ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 2 nd ⁡ 0 X = X
47 oveq1 ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 2 nd ⁡ 0 X + 1 = X + 1
48 47 oveq1d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N = X + 1 mod N
49 48 opeq2d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N = 0 X + 1 mod N
50 49 eqeq2d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ↔ 1 Y = 0 X + 1 mod N
51 opeq2 ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 2 nd ⁡ 0 X = 1 X
52 51 eqeq2d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ↔ 1 Y = 1 X
53 oveq1 ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 2 nd ⁡ 0 X − 1 = X − 1
54 53 oveq1d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N = X − 1 mod N
55 54 opeq2d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N = 0 X − 1 mod N
56 55 eqeq2d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N ↔ 1 Y = 0 X − 1 mod N
57 50 52 56 3orbi123d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N ↔ 1 Y = 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 X ∨ 1 Y = 0 X − 1 mod N
58 57 imbi1d ⊢ 2 nd ⁡ 0 X = X → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N → X = Y ↔ 1 Y = 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 X ∨ 1 Y = 0 X − 1 mod N → X = Y
59 46 58 syl ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N → X = Y ↔ 1 Y = 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 X ∨ 1 Y = 0 X − 1 mod N → X = Y
60 44 59 mpbird ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N → X = Y
61 60 adantl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X + 1 mod N ∨ 1 Y = 1 2 nd ⁡ 0 X ∨ 1 Y = 0 2 nd ⁡ 0 X − 1 mod N → X = Y
62 17 61 syld ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 0 X 1 Y ∈ E → X = Y
63 simpr ⊢ X ∈ I ∧ Y ∈ I → Y ∈ I
64 63 ad2antlr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → Y ∈ I
65 opeq2 ⊢ x = Y → 0 x = 0 Y
66 oveq1 ⊢ x = Y → x + 1 = Y + 1
67 66 oveq1d ⊢ x = Y → x + 1 mod N = Y + 1 mod N
68 67 opeq2d ⊢ x = Y → 0 x + 1 mod N = 0 Y + 1 mod N
69 65 68 preq12d ⊢ x = Y → 0 x 0 x + 1 mod N = 0 Y 0 Y + 1 mod N
70 69 eqeq2d ⊢ x = Y → 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ↔ 0 Y 1 Y = 0 Y 0 Y + 1 mod N
71 opeq2 ⊢ x = Y → 1 x = 1 Y
72 65 71 preq12d ⊢ x = Y → 0 x 1 x = 0 Y 1 Y
73 72 eqeq2d ⊢ x = Y → 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ↔ 0 Y 1 Y = 0 Y 1 Y
74 oveq1 ⊢ x = Y → x + K = Y + K
75 74 oveq1d ⊢ x = Y → x + K mod N = Y + K mod N
76 75 opeq2d ⊢ x = Y → 1 x + K mod N = 1 Y + K mod N
77 71 76 preq12d ⊢ x = Y → 1 x 1 x + K mod N = 1 Y 1 Y + K mod N
78 77 eqeq2d ⊢ x = Y → 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N ↔ 0 Y 1 Y = 1 Y 1 Y + K mod N
79 70 73 78 3orbi123d ⊢ x = Y → 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ∨ 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N ↔ 0 Y 1 Y = 0 Y 0 Y + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 Y 1 Y ∨ 0 Y 1 Y = 1 Y 1 Y + K mod N
80 79 adantl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y ∧ x = Y → 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ∨ 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N ↔ 0 Y 1 Y = 0 Y 0 Y + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 Y 1 Y ∨ 0 Y 1 Y = 1 Y 1 Y + K mod N
81 eqidd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 Y 1 Y = 0 Y 1 Y
82 81 3mix2d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 Y 1 Y = 0 Y 0 Y + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 Y 1 Y ∨ 0 Y 1 Y = 1 Y 1 Y + K mod N
83 64 80 82 rspcedvd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → ∃ x ∈ I 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ∨ 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N
84 2 1 3 4 gpgedgel ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J → 0 Y 1 Y ∈ E ↔ ∃ x ∈ I 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ∨ 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N
85 84 ad2antrr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 Y 1 Y ∈ E ↔ ∃ x ∈ I 0 Y 1 Y = 0 x 0 x + 1 mod N ∨ 0 Y 1 Y = 0 x 1 x ∨ 0 Y 1 Y = 1 x 1 x + K mod N
86 83 85 mpbird ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 Y 1 Y ∈ E
87 opeq2 ⊢ X = Y → 0 X = 0 Y
88 87 preq1d ⊢ X = Y → 0 X 1 Y = 0 Y 1 Y
89 88 eleq1d ⊢ X = Y → 0 X 1 Y ∈ E ↔ 0 Y 1 Y ∈ E
90 89 adantl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 X 1 Y ∈ E ↔ 0 Y 1 Y ∈ E
91 86 90 mpbird ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I ∧ X = Y → 0 X 1 Y ∈ E
92 91 ex ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → X = Y → 0 X 1 Y ∈ E
93 62 92 impbid ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ K ∈ J ∧ X ∈ I ∧ Y ∈ I → 0 X 1 Y ∈ E ↔ X = Y