Metamath Proof Explorer


Theorem usgr2trlncl

Description: In a simple graph, any trail of length 2 does not start and end at the same vertex. (Contributed by AV, 5-Jun-2021) (Proof shortened by AV, 31-Oct-2021)

Ref Expression
Assertion usgr2trlncl ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F Trails ⁡ G P → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 usgrupgr ⊢ G ∈ USGraph → G ∈ UPGraph
2 eqid ⊢ Vtx ⁡ G = Vtx ⁡ G
3 eqid ⊢ iEdg ⁡ G = iEdg ⁡ G
4 2 3 upgrf1istrl ⊢ G ∈ UPGraph → F Trails ⁡ G P ↔ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ P : 0 … F ⟶ Vtx ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1
5 1 4 syl ⊢ G ∈ USGraph → F Trails ⁡ G P ↔ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ P : 0 … F ⟶ Vtx ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1
6 eqidd ⊢ F = 2 → F = F
7 oveq2 ⊢ F = 2 → 0 ..^ F = 0 ..^ 2
8 fzo0to2pr ⊢ 0 ..^ 2 = 0 1
9 7 8 eqtrdi ⊢ F = 2 → 0 ..^ F = 0 1
10 eqidd ⊢ F = 2 → dom ⁡ iEdg ⁡ G = dom ⁡ iEdg ⁡ G
11 6 9 10 f1eq123d ⊢ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ↔ F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G
12 9 raleqdv ⊢ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ ∀ i ∈ 0 1 iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1
13 2wlklem ⊢ ∀ i ∈ 0 1 iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
14 12 13 bitrdi ⊢ F = 2 → ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
15 11 14 anbi12d ⊢ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
16 15 adantl ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 ↔ F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
17 c0ex ⊢ 0 ∈ V
18 1ex ⊢ 1 ∈ V
19 17 18 pm3.2i ⊢ 0 ∈ V ∧ 1 ∈ V
20 0ne1 ⊢ 0 ≠ 1
21 eqid ⊢ 0 1 = 0 1
22 21 f12dfv ⊢ 0 ∈ V ∧ 1 ∈ V ∧ 0 ≠ 1 → F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ↔ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1
23 19 20 22 mp2an ⊢ F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ↔ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1
24 eqid ⊢ Edg ⁡ G = Edg ⁡ G
25 3 24 usgrf1oedg ⊢ G ∈ USGraph → iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 onto Edg ⁡ G
26 f1of1 ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 onto Edg ⁡ G → iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G
27 id ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G
28 0elpr01 ⊢ 0 ∈ 0 1
29 28 a1i ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → 0 ∈ 0 1
30 27 29 ffvelcdmd ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → F ⁡ 0 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G
31 1elpr01 ⊢ 1 ∈ 0 1
32 31 a1i ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → 1 ∈ 0 1
33 27 32 ffvelcdmd ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → F ⁡ 1 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G
34 30 33 jca ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → F ⁡ 0 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 1 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G
35 34 anim1ci ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 1 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G
36 f1veqaeq ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 1 ∈ dom ⁡ iEdg ⁡ G → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 → F ⁡ 0 = F ⁡ 1
37 35 36 syl ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 → F ⁡ 0 = F ⁡ 1
38 37 necon3d ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 ≠ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1
39 simpl ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1
40 simpr ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
41 39 40 neeq12d ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 ≠ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 ↔ P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2
42 preq1 ⊢ P ⁡ 0 = P ⁡ 2 → P ⁡ 0 P ⁡ 1 = P ⁡ 2 P ⁡ 1
43 prcom ⊢ P ⁡ 2 P ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
44 42 43 eqtrdi ⊢ P ⁡ 0 = P ⁡ 2 → P ⁡ 0 P ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2
45 44 necon3i ⊢ P ⁡ 0 P ⁡ 1 ≠ P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
46 41 45 biimtrdi ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 ≠ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
47 46 com12 ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 ≠ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
48 47 a1d ⊢ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 ≠ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 → G ∈ USGraph → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
49 38 48 syl6 ⊢ F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → G ∈ USGraph → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
50 49 expcom ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → G ∈ USGraph → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
51 50 impd ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → G ∈ USGraph → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
52 51 com23 ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 Edg ⁡ G → G ∈ USGraph → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
53 26 52 syl ⊢ iEdg ⁡ G : dom ⁡ iEdg ⁡ G ⟶ 1-1 onto Edg ⁡ G → G ∈ USGraph → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
54 25 53 mpcom ⊢ G ∈ USGraph → F : 0 1 ⟶ dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ 1 → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
55 23 54 biimtrid ⊢ G ∈ USGraph → F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G → iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
56 55 impd ⊢ G ∈ USGraph → F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
57 56 adantr ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F : 0 1 ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 0 = P ⁡ 0 P ⁡ 1 ∧ iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ 1 = P ⁡ 1 P ⁡ 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
58 16 57 sylbid ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
59 58 com12 ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
60 59 3adant2 ⊢ F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ P : 0 … F ⟶ Vtx ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → G ∈ USGraph ∧ F = 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
61 60 expdcom ⊢ G ∈ USGraph → F = 2 → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ P : 0 … F ⟶ Vtx ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
62 61 com23 ⊢ G ∈ USGraph → F : 0 ..^ F ⟶ 1-1 dom ⁡ iEdg ⁡ G ∧ P : 0 … F ⟶ Vtx ⁡ G ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ F iEdg ⁡ G ⁡ F ⁡ i = P ⁡ i P ⁡ i + 1 → F = 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
63 5 62 sylbid ⊢ G ∈ USGraph → F Trails ⁡ G P → F = 2 → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
64 63 com23 ⊢ G ∈ USGraph → F = 2 → F Trails ⁡ G P → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2
65 64 imp ⊢ G ∈ USGraph ∧ F = 2 → F Trails ⁡ G P → P ⁡ 0 ≠ P ⁡ 2