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Theorem frgrwopreglem5a

Description: If a friendship graph has two vertices with the same degree and two other vertices with different degrees, then there is a 4-cycle in the graph. Alternate version of frgrwopreglem5 without a fixed degree and without using the sets A and B . (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Dec-2017) (Revised by AV, 4-Feb-2022)

Ref Expression
Hypotheses frgrncvvdeq.v ⊢ V = Vtx ⁡ G
frgrncvvdeq.d ⊢ D = VtxDeg ⁡ G
frgrwopreglem4a.e ⊢ E = Edg ⁡ G
Assertion frgrwopreglem5a ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → A B ∈ E ∧ B X ∈ E ∧ X Y ∈ E ∧ Y A ∈ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frgrncvvdeq.v ⊢ V = Vtx ⁡ G
2 frgrncvvdeq.d ⊢ D = VtxDeg ⁡ G
3 frgrwopreglem4a.e ⊢ E = Edg ⁡ G
4 id ⊢ G ∈ FriendGraph → G ∈ FriendGraph
5 simpl ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V → A ∈ V
6 simpl ⊢ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B ∈ V
7 5 6 anim12i ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → A ∈ V ∧ B ∈ V
8 simp2 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ A ≠ D ⁡ B
9 1 2 3 frgrwopreglem4a ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ B ∈ V ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B → A B ∈ E
10 4 7 8 9 syl3an ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → A B ∈ E
11 simpr ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V → X ∈ V
12 11 6 anim12ci ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B ∈ V ∧ X ∈ V
13 pm13.18 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B → D ⁡ X ≠ D ⁡ B
14 13 3adant3 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ X ≠ D ⁡ B
15 14 necomd ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ B ≠ D ⁡ X
16 1 2 3 frgrwopreglem4a ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ B ∈ V ∧ X ∈ V ∧ D ⁡ B ≠ D ⁡ X → B X ∈ E
17 4 12 15 16 syl3an ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → B X ∈ E
18 simpr ⊢ B ∈ V ∧ Y ∈ V → Y ∈ V
19 11 18 anim12i ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → X ∈ V ∧ Y ∈ V
20 simp3 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ X ≠ D ⁡ Y
21 1 2 3 frgrwopreglem4a ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → X Y ∈ E
22 4 19 20 21 syl3an ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → X Y ∈ E
23 5 18 anim12ci ⊢ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → Y ∈ V ∧ A ∈ V
24 pm13.181 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ A ≠ D ⁡ Y
25 24 3adant2 ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ A ≠ D ⁡ Y
26 25 necomd ⊢ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → D ⁡ Y ≠ D ⁡ A
27 1 2 3 frgrwopreglem4a ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ Y ∈ V ∧ A ∈ V ∧ D ⁡ Y ≠ D ⁡ A → Y A ∈ E
28 4 23 26 27 syl3an ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → Y A ∈ E
29 22 28 jca ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → X Y ∈ E ∧ Y A ∈ E
30 10 17 29 jca31 ⊢ G ∈ FriendGraph ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V ∧ D ⁡ A = D ⁡ X ∧ D ⁡ A ≠ D ⁡ B ∧ D ⁡ X ≠ D ⁡ Y → A B ∈ E ∧ B X ∈ E ∧ X Y ∈ E ∧ Y A ∈ E