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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 biimtrid ⊢ 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