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Theorem gpgvtx1

Description: The vertices of the second kind in a generalized Petersen graph G . (Contributed by AV, 28-Aug-2025)

Ref Expression
Hypotheses gpgvtx0.j 𝐽 = ( 1 ..^ ( ⌈ ‘ ( 𝑁 / 2 ) ) )
gpgvtx0.g 𝐺 = ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 )
gpgvtx0.v 𝑉 = ( Vtx ‘ 𝐺 )
Assertion gpgvtx1 ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ 𝑋𝑉 ) → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gpgvtx0.j 𝐽 = ( 1 ..^ ( ⌈ ‘ ( 𝑁 / 2 ) ) )
2 gpgvtx0.g 𝐺 = ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 )
3 gpgvtx0.v 𝑉 = ( Vtx ‘ 𝐺 )
4 eqid ( 0 ..^ 𝑁 ) = ( 0 ..^ 𝑁 )
5 4 1 2 3 gpgvtxel ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → ( 𝑋𝑉 ↔ ∃ 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∃ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) 𝑋 = ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ) )
6 2 fveq2i ( Vtx ‘ 𝐺 ) = ( Vtx ‘ ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 ) )
7 3 6 eqtri 𝑉 = ( Vtx ‘ ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 ) )
8 eluzge3nn ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
9 1 4 gpgvtx ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾𝐽 ) → ( Vtx ‘ ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 ) ) = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
10 8 9 sylan ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → ( Vtx ‘ ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 ) ) = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
11 10 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( Vtx ‘ ( 𝑁 gPetersenGr 𝐾 ) ) = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
12 7 11 eqtrid ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
13 1ex 1 ∈ V
14 13 prid2 1 ∈ { 0 , 1 }
15 14 a1i ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 1 ∈ { 0 , 1 } )
16 elfzoelz ( 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) → 𝑦 ∈ ℤ )
17 16 adantl ( ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) → 𝑦 ∈ ℤ )
18 17 adantl ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 𝑦 ∈ ℤ )
19 elfzoelz ( 𝐾 ∈ ( 1 ..^ ( ⌈ ‘ ( 𝑁 / 2 ) ) ) → 𝐾 ∈ ℤ )
20 19 1 eleq2s ( 𝐾𝐽𝐾 ∈ ℤ )
21 20 adantl ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → 𝐾 ∈ ℤ )
22 21 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 𝐾 ∈ ℤ )
23 18 22 zaddcld ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( 𝑦 + 𝐾 ) ∈ ℤ )
24 8 adantr ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
25 24 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 𝑁 ∈ ℕ )
26 zmodfzo ( ( ( 𝑦 + 𝐾 ) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ) → ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
27 23 25 26 syl2anc ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
28 15 27 opelxpd ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
29 simprr ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
30 15 29 opelxpd ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
31 18 22 zsubcld ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( 𝑦𝐾 ) ∈ ℤ )
32 zmodfzo ( ( ( 𝑦𝐾 ) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ) → ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
33 31 25 32 syl2anc ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) )
34 15 33 opelxpd ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) )
35 28 30 34 3jca ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) )
36 35 adantr ( ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) )
37 eleq2 ( 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) )
38 eleq2 ( 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) → ( ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) )
39 eleq2 ( 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) )
40 37 38 39 3anbi123d ( 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) → ( ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ↔ ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) ) )
41 40 adantl ( ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ↔ ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) ) )
42 36 41 mpbird ( ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑉 = ( { 0 , 1 } × ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )
43 12 42 mpdan ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )
44 vex 𝑥 ∈ V
45 vex 𝑦 ∈ V
46 44 45 op2ndd ( 𝑋 = ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ → ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 )
47 oveq1 ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) = ( 𝑦 + 𝐾 ) )
48 47 oveq1d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) )
49 48 opeq2d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ = ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ )
50 49 eleq1d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )
51 opeq2 ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ = ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ )
52 51 eleq1d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ) )
53 oveq1 ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) = ( 𝑦𝐾 ) )
54 53 oveq1d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) = ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) )
55 54 opeq2d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ = ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ )
56 55 eleq1d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ↔ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )
57 50 52 56 3anbi123d ( ( 2nd𝑋 ) = 𝑦 → ( ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ↔ ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ) )
58 46 57 syl ( 𝑋 = ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ → ( ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ↔ ( ⟨ 1 , ( ( 𝑦 + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , 𝑦 ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( 𝑦𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ) )
59 43 58 syl5ibrcom ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∧ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) ) ) → ( 𝑋 = ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ) )
60 59 rexlimdvva ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → ( ∃ 𝑥 ∈ { 0 , 1 } ∃ 𝑦 ∈ ( 0 ..^ 𝑁 ) 𝑋 = ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ) )
61 5 60 sylbid ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) → ( 𝑋𝑉 → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) ) )
62 61 imp ( ( ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 3 ) ∧ 𝐾𝐽 ) ∧ 𝑋𝑉 ) → ( ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) + 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( 2nd𝑋 ) ⟩ ∈ 𝑉 ∧ ⟨ 1 , ( ( ( 2nd𝑋 ) − 𝐾 ) mod 𝑁 ) ⟩ ∈ 𝑉 ) )