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Theorem usgr2pthlem

Description: Lemma for usgr2pth . (Contributed by Alexander van der Vekens, 27-Jan-2018) (Revised by AV, 5-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses usgr2pthlem.v ⊢ V = Vtx ⁡ G
usgr2pthlem.i ⊢ I = iEdg ⁡ G
Assertion usgr2pthlem ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ P : 0 … F ⟶ V ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 usgr2pthlem.v ⊢ V = Vtx ⁡ G
2 usgr2pthlem.i ⊢ I = iEdg ⁡ G
3 0nn0 ⊢ 0 ∈ ℕ 0
4 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
5 0le2 ⊢ 0 ≤ 2
6 elfz2nn0 ⊢ 0 ∈ 0 … 2 ↔ 0 ∈ ℕ 0 ∧ 2 ∈ ℕ 0 ∧ 0 ≤ 2
7 3 4 5 6 mpbir3an ⊢ 0 ∈ 0 … 2
8 ffvelcdm ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ 0 ∈ 0 … 2 → P ⁡ 0 ∈ V
9 7 8 mpan2 ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 0 ∈ V
10 9 adantl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 0 ∈ V
11 1nn0 ⊢ 1 ∈ ℕ 0
12 1le2 ⊢ 1 ≤ 2
13 elfz2nn0 ⊢ 1 ∈ 0 … 2 ↔ 1 ∈ ℕ 0 ∧ 2 ∈ ℕ 0 ∧ 1 ≤ 2
14 11 4 12 13 mpbir3an ⊢ 1 ∈ 0 … 2
15 ffvelcdm ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ 1 ∈ 0 … 2 → P ⁡ 1 ∈ V
16 14 15 mpan2 ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 1 ∈ V
17 16 adantl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 1 ∈ V
18 simpr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → G ∈ USGraph
19 fvex ⊢ P ⁡ 1 ∈ V
20 18 19 jctir ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 1 ∈ V
21 prcom ⊢ P ⁡ 0 P ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 0
22 21 eqeq2i ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 1 P ⁡ 0
23 22 birani ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 1 P ⁡ 0
24 23 ad2antlr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 1 P ⁡ 0
25 2 usgrnloopv ⊢ G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 1 ∈ V → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 1 P ⁡ 0 → P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 0
26 20 24 25 sylc ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 0
27 26 adantr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 0
28 19 elsn ⊢ P ⁡ 1 ∈ P ⁡ 0 ↔ P ⁡ 1 = P ⁡ 0
29 28 necon3bbii ⊢ ¬ P ⁡ 1 ∈ P ⁡ 0 ↔ P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 0
30 27 29 sylibr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → ¬ P ⁡ 1 ∈ P ⁡ 0
31 17 30 eldifd ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 1 ∈ V ∖ P ⁡ 0
32 31 adantr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 → P ⁡ 1 ∈ V ∖ P ⁡ 0
33 sneq ⊢ x = P ⁡ 0 → x = P ⁡ 0
34 33 difeq2d ⊢ x = P ⁡ 0 → V ∖ x = V ∖ P ⁡ 0
35 34 eleq2d ⊢ x = P ⁡ 0 → P ⁡ 1 ∈ V ∖ x ↔ P ⁡ 1 ∈ V ∖ P ⁡ 0
36 35 adantl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 → P ⁡ 1 ∈ V ∖ x ↔ P ⁡ 1 ∈ V ∖ P ⁡ 0
37 32 36 mpbird ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 → P ⁡ 1 ∈ V ∖ x
38 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
39 38 leidi ⊢ 2 ≤ 2
40 elfz2nn0 ⊢ 2 ∈ 0 … 2 ↔ 2 ∈ ℕ 0 ∧ 2 ∈ ℕ 0 ∧ 2 ≤ 2
41 4 4 39 40 mpbir3an ⊢ 2 ∈ 0 … 2
42 ffvelcdm ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ 2 ∈ 0 … 2 → P ⁡ 2 ∈ V
43 41 42 mpan2 ⊢ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ∈ V
44 43 adantl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ∈ V
45 2 usgrf1 ⊢ G ∈ USGraph → I : dom ⁡ I ⟶ 1-1 ran ⁡ I
46 45 ad2antlr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → I : dom ⁡ I ⟶ 1-1 ran ⁡ I
47 simpl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I
48 47 ad2antrr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I
49 46 48 jca ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → I : dom ⁡ I ⟶ 1-1 ran ⁡ I ∧ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I
50 2nn ⊢ 2 ∈ ℕ
51 lbfzo0 ⊢ 0 ∈ 0 ..^ 2 ↔ 2 ∈ ℕ
52 50 51 mpbir ⊢ 0 ∈ 0 ..^ 2
53 1lt2 ⊢ 1 < 2
54 elfzo0 ⊢ 1 ∈ 0 ..^ 2 ↔ 1 ∈ ℕ 0 ∧ 2 ∈ ℕ ∧ 1 < 2
55 11 50 53 54 mpbir3an ⊢ 1 ∈ 0 ..^ 2
56 52 55 pm3.2i ⊢ 0 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 1 ∈ 0 ..^ 2
57 56 a1i ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → 0 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 1 ∈ 0 ..^ 2
58 0ne1 ⊢ 0 ≠ 1
59 58 a1i ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → 0 ≠ 1
60 49 57 59 3jca ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → I : dom ⁡ I ⟶ 1-1 ran ⁡ I ∧ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ 0 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 1 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 0 ≠ 1
61 simpr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
62 61 ad2antrr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
63 2f1fvneq ⊢ I : dom ⁡ I ⟶ 1-1 ran ⁡ I ∧ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ 0 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 1 ∈ 0 ..^ 2 ∧ 0 ≠ 1 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
64 60 62 63 sylc ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
65 necom ⊢ P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 0 ↔ P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
66 fvex ⊢ P ⁡ 0 ∈ V
67 fvex ⊢ P ⁡ 2 ∈ V
68 66 19 67 3pm3.2i ⊢ P ⁡ 0 ∈ V ∧ P ⁡ 1 ∈ V ∧ P ⁡ 2 ∈ V
69 fvexd ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → P ⁡ 0 ∈ V
70 simpl ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1
71 70 ad2antlr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1
72 18 69 71 jca31 ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 0 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1
73 72 adantr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 0 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1
74 2 usgrnloopv ⊢ G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 0 ∈ V → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 1
75 74 imp ⊢ G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 0 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 1
76 73 75 syl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 1
77 pr1nebg ⊢ P ⁡ 0 ∈ V ∧ P ⁡ 1 ∈ V ∧ P ⁡ 2 ∈ V ∧ P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2 ↔ P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
78 68 76 77 sylancr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2 ↔ P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
79 65 78 bitrid ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 0 ↔ P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
80 64 79 mpbird ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 0
81 fvexd ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → P ⁡ 2 ∈ V
82 prcom ⊢ P ⁡ 1 P ⁡ 2 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
83 82 eqeq2i ⊢ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ↔ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
84 83 bilani ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
85 84 ad2antlr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
86 18 81 85 jca31 ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph → G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 2 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
87 86 adantr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 2 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
88 2 usgrnloopv ⊢ G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 2 ∈ V → I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 1
89 88 imp ⊢ G ∈ USGraph ∧ P ⁡ 2 ∈ V ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 1
90 87 89 syl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ≠ P ⁡ 1
91 80 90 nelprd ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → ¬ P ⁡ 2 ∈ P ⁡ 0 P ⁡ 1
92 44 91 eldifd ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → P ⁡ 2 ∈ V ∖ P ⁡ 0 P ⁡ 1
93 92 ad2antrr ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ∈ V ∖ P ⁡ 0 P ⁡ 1
94 preq12 ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → x y = P ⁡ 0 P ⁡ 1
95 94 difeq2d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → V ∖ x y = V ∖ P ⁡ 0 P ⁡ 1
96 95 eleq2d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ∈ V ∖ x y ↔ P ⁡ 2 ∈ V ∖ P ⁡ 0 P ⁡ 1
97 96 adantll ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ∈ V ∖ x y ↔ P ⁡ 2 ∈ V ∖ P ⁡ 0 P ⁡ 1
98 93 97 mpbird ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → P ⁡ 2 ∈ V ∖ x y
99 eqcom ⊢ x = P ⁡ 0 ↔ P ⁡ 0 = x
100 eqcom ⊢ y = P ⁡ 1 ↔ P ⁡ 1 = y
101 eqcom ⊢ z = P ⁡ 2 ↔ P ⁡ 2 = z
102 99 100 101 3anbi123i ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 ↔ P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z
103 102 biimpi ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z
104 103 ad4ant123 ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z
105 99 biimpi ⊢ x = P ⁡ 0 → P ⁡ 0 = x
106 105 ad2antrr ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x
107 100 biimpi ⊢ y = P ⁡ 1 → P ⁡ 1 = y
108 107 ad2antlr ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 1 = y
109 106 108 preq12d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 0 P ⁡ 1 = x y
110 109 eqeq2d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = x y
111 101 bilani ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 2 = z
112 108 111 preq12d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → P ⁡ 1 P ⁡ 2 = y z
113 112 eqeq2d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ↔ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
114 110 113 anbi12d ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
115 114 biimpa ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
116 104 115 jca ⊢ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
117 116 exp41 ⊢ x = P ⁡ 0 → y = P ⁡ 1 → z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
118 117 adantl ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 → y = P ⁡ 1 → z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
119 118 imp31 ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 ∧ z = P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
120 98 119 rspcimedv ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 ∧ y = P ⁡ 1 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
121 37 120 rspcimedv ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V ∧ x = P ⁡ 0 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
122 10 121 rspcimedv ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 ∧ G ∈ USGraph ∧ P : 0 … 2 ⟶ V → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
123 122 exp41 ⊢ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → G ∈ USGraph → P : 0 … 2 ⟶ V → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
124 123 com15 ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → G ∈ USGraph → P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
125 124 pm2.43i ⊢ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → G ∈ USGraph → P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
126 125 com12 ⊢ G ∈ USGraph → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
127 126 adantr ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
128 oveq2 ⊢ F = 2 → 0 ..^ F = 0 ..^ 2
129 128 raleqdv ⊢ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ ∀ i ∈ 0 ..^ 2 I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1
130 fzo0to2pr ⊢ 0 ..^ 2 = 0 1
131 130 raleqi ⊢ ∀ i ∈ 0 ..^ 2 I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ ∀ i ∈ 0 1 I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1
132 2wlklem ⊢ ∀ i ∈ 0 1 I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
133 131 132 bitri ⊢ ∀ i ∈ 0 ..^ 2 I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
134 129 133 bitrdi ⊢ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
135 134 adantl ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ I ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
136 oveq2 ⊢ F = 2 → 0 … F = 0 … 2
137 136 feq2d ⊢ F = 2 → P : 0 … F ⟶ V ↔ P : 0 … 2 ⟶ V
138 137 adantl ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → P : 0 … F ⟶ V ↔ P : 0 … 2 ⟶ V
139 f1eq2 ⊢ 0 ..^ F = 0 ..^ 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I ↔ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I
140 128 139 syl ⊢ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I ↔ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I
141 140 imbi1d ⊢ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z ↔ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
142 141 adantl ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z ↔ F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
143 138 142 imbi12d ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → P : 0 … F ⟶ V → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z ↔ P : 0 … 2 ⟶ V → F : 0 ..^ 2 ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
144 127 135 143 3imtr4d ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → P : 0 … F ⟶ V → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
145 144 com14 ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → P : 0 … F ⟶ V → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
146 145 com23 ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I → P : 0 … F ⟶ V → ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z
147 146 3imp ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ I ∧ P : 0 … F ⟶ V ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F I ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → ∃ x ∈ V ∃ y ∈ V ∖ x ∃ z ∈ V ∖ x y P ⁡ 0 = x ∧ P ⁡ 1 = y ∧ P ⁡ 2 = z ∧ I ⁡ F ⁡ 0 = x y ∧ I ⁡ F ⁡ 1 = y z