Metamath Proof Explorer


Theorem grimco

Description: The composition of graph isomorphisms is a graph isomorphism. (Contributed by AV, 3-May-2025)

Ref Expression
Assertion grimco F T GraphIso U G S GraphIso T F G S GraphIso U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid Vtx T = Vtx T
2 eqid Vtx U = Vtx U
3 eqid iEdg T = iEdg T
4 eqid iEdg U = iEdg U
5 1 2 3 4 grimprop F T GraphIso U F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x
6 eqid Vtx S = Vtx S
7 eqid iEdg S = iEdg S
8 6 1 7 3 grimprop G S GraphIso T G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y
9 f1oco F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U
10 9 ad2ant2r F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U
11 vex f V
12 vex g V
13 11 12 coex f g V
14 13 a1i F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g V
15 f1oco f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
16 15 a1d f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
17 16 expcom g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
18 17 impd g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
19 18 adantr g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
20 19 imp g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
21 20 adantl F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
22 2fveq3 y = i iEdg T g y = iEdg T g i
23 fveq2 y = i iEdg S y = iEdg S i
24 23 imaeq2d y = i G iEdg S y = G iEdg S i
25 22 24 eqeq12d y = i iEdg T g y = G iEdg S y iEdg T g i = G iEdg S i
26 25 rspcv i dom iEdg S y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y iEdg T g i = G iEdg S i
27 26 adantl F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y iEdg T g i = G iEdg S i
28 27 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y iEdg T g i = G iEdg S i
29 f1of g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T g : dom iEdg S dom iEdg T
30 29 adantl F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T g : dom iEdg S dom iEdg T
31 30 ffvelcdmda F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S g i dom iEdg T
32 31 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U g i dom iEdg T
33 2fveq3 x = g i iEdg U f x = iEdg U f g i
34 fveq2 x = g i iEdg T x = iEdg T g i
35 34 imaeq2d x = g i F iEdg T x = F iEdg T g i
36 33 35 eqeq12d x = g i iEdg U f x = F iEdg T x iEdg U f g i = F iEdg T g i
37 36 rspcv g i dom iEdg T x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg U f g i = F iEdg T g i
38 32 37 syl F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg U f g i = F iEdg T g i
39 30 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S g : dom iEdg S dom iEdg T
40 39 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U g : dom iEdg S dom iEdg T
41 simpr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S i dom iEdg S
42 41 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S
43 40 42 fvco3d F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U f g i = f g i
44 43 adantr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U iEdg U f g i = F iEdg T g i f g i = f g i
45 44 fveq2d F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U iEdg U f g i = F iEdg T g i iEdg U f g i = iEdg U f g i
46 simpr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U iEdg U f g i = F iEdg T g i iEdg U f g i = F iEdg T g i
47 45 46 eqtrd F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U iEdg U f g i = F iEdg T g i iEdg U f g i = F iEdg T g i
48 47 ex F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U iEdg U f g i = F iEdg T g i iEdg U f g i = F iEdg T g i
49 38 48 syld F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg U f g i = F iEdg T g i
50 49 impr F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg U f g i = F iEdg T g i
51 imaeq2 iEdg T g i = G iEdg S i F iEdg T g i = F G iEdg S i
52 imaco F G iEdg S i = F G iEdg S i
53 51 52 eqtr4di iEdg T g i = G iEdg S i F iEdg T g i = F G iEdg S i
54 50 53 sylan9eq F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg T g i = G iEdg S i iEdg U f g i = F G iEdg S i
55 54 ex F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x iEdg T g i = G iEdg S i iEdg U f g i = F G iEdg S i
56 28 55 syld F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y iEdg U f g i = F G iEdg S i
57 56 exp31 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T i dom iEdg S f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y iEdg U f g i = F G iEdg S i
58 57 com24 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
59 58 expimpd F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
60 59 imp32 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
61 60 ralrimiv F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
62 21 61 jca F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
63 f1oeq1 j = f g j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U
64 fveq1 j = f g j i = f g i
65 64 fveqeq2d j = f g iEdg U j i = F G iEdg S i iEdg U f g i = F G iEdg S i
66 65 ralbidv j = f g i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
67 63 66 anbi12d j = f g j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i f g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U f g i = F G iEdg S i
68 14 62 67 spcedv F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
69 68 exp32 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
70 69 exlimdv F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
71 70 expimpd F : Vtx T 1-1 onto Vtx U G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
72 71 com23 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
73 72 exlimdv F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
74 73 imp31 F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
75 10 74 jca F : Vtx T 1-1 onto Vtx U f f : dom iEdg T 1-1 onto dom iEdg U x dom iEdg T iEdg U f x = F iEdg T x G : Vtx S 1-1 onto Vtx T g g : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg T y dom iEdg S iEdg T g y = G iEdg S y F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
76 5 8 75 syl2an F T GraphIso U G S GraphIso T F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
77 grimdmrel Rel dom GraphIso
78 77 ovrcl G S GraphIso T S V T V
79 78 simpld G S GraphIso T S V
80 79 adantl F T GraphIso U G S GraphIso T S V
81 77 ovrcl F T GraphIso U T V U V
82 81 simprd F T GraphIso U U V
83 82 adantr F T GraphIso U G S GraphIso T U V
84 coexg F T GraphIso U G S GraphIso T F G V
85 6 2 7 4 isgrim S V U V F G V F G S GraphIso U F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
86 80 83 84 85 syl3anc F T GraphIso U G S GraphIso T F G S GraphIso U F G : Vtx S 1-1 onto Vtx U j j : dom iEdg S 1-1 onto dom iEdg U i dom iEdg S iEdg U j i = F G iEdg S i
87 76 86 mpbird F T GraphIso U G S GraphIso T F G S GraphIso U