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Theorem 4cycl4v4e 24793
Description: If there is a cycle of length 4 in a graph, there are four (different) vertices in the graph which are mutually connected by edges. (Contributed by Alexander van der Vekens, 9-Nov-2017.)
Assertion
Ref Expression
4cycl4v4e  |-  ( ( Fun  E  /\  F
( V Cycles  E ) P  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) )
Distinct variable groups:    E, a,
b, c, d    P, a, b, c, d    V, a, b, c, d
Allowed substitution hints:    F( a, b, c, d)

Proof of Theorem 4cycl4v4e
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cycliswlk 24759 . . . . 5  |-  ( F ( V Cycles  E ) P  ->  F ( V Walks  E ) P )
2 wlkbprop 24650 . . . . 5  |-  ( F ( V Walks  E ) P  ->  ( ( # `
 F )  e. 
NN0  /\  ( V  e.  _V  /\  E  e. 
_V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V ) ) )
31, 2syl 16 . . . 4  |-  ( F ( V Cycles  E ) P  ->  ( ( # `
 F )  e. 
NN0  /\  ( V  e.  _V  /\  E  e. 
_V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V ) ) )
4 iscycl 24752 . . . . . 6  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Cycles  E ) P 
<->  ( F ( V Paths 
E ) P  /\  ( P `  0 )  =  ( P `  ( # `  F ) ) ) ) )
5 ispth 24697 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Paths  E ) P 
<->  ( F ( V Trails  E ) P  /\  Fun  `' ( P  |`  ( 1..^ ( # `  F
) ) )  /\  ( ( P " { 0 ,  (
# `  F ) } )  i^i  ( P " ( 1..^ (
# `  F )
) ) )  =  (/) ) ) )
6 istrl 24666 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Trails  E ) P 
<->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F
) ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } ) ) )
7 fzo0to42pr 11904 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( 0..^ 4 )  =  ( { 0 ,  1 }  u.  { 2 ,  3 } )
87raleqi 3058 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  A. k  e.  ( { 0 ,  1 }  u.  { 2 ,  3 } ) ( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )
9 ralunb 3681 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( A. k  e.  ( {
0 ,  1 }  u.  { 2 ,  3 } ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) }  <->  ( A. k  e.  { 0 ,  1 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  /\  A. k  e.  { 2 ,  3 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } ) )
10 2wlklem 24693 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( A. k  e.  { 0 ,  1 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) } ) )
11 2z 10917 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  2  e.  ZZ
12 3z 10918 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  3  e.  ZZ
13 fveq2 5872 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  2  ->  ( F `  k )  =  ( F ` 
2 ) )
1413fveq2d 5876 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  2  ->  ( E `  ( F `  k ) )  =  ( E `  ( F `  2 )
) )
15 fveq2 5872 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  2  ->  ( P `  k )  =  ( P ` 
2 ) )
16 oveq1 6303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( k  =  2  ->  (
k  +  1 )  =  ( 2  +  1 ) )
17 2p1e3 10680 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( 2  +  1 )  =  3
1816, 17syl6eq 2514 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( k  =  2  ->  (
k  +  1 )  =  3 )
1918fveq2d 5876 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  2  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  =  ( P ` 
3 ) )
2015, 19preq12d 4119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  2  ->  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  =  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) } )
2114, 20eqeq12d 2479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  2  ->  (
( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( E `  ( F `  2
) )  =  {
( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) } ) )
22 fveq2 5872 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  3  ->  ( F `  k )  =  ( F ` 
3 ) )
2322fveq2d 5876 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  3  ->  ( E `  ( F `  k ) )  =  ( E `  ( F `  3 )
) )
24 fveq2 5872 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  3  ->  ( P `  k )  =  ( P ` 
3 ) )
25 oveq1 6303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( k  =  3  ->  (
k  +  1 )  =  ( 3  +  1 ) )
26 3p1e4 10682 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( 3  +  1 )  =  4
2725, 26syl6eq 2514 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( k  =  3  ->  (
k  +  1 )  =  4 )
2827fveq2d 5876 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  3  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  =  ( P ` 
4 ) )
2924, 28preq12d 4119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  3  ->  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  4 ) } )
3023, 29eqeq12d 2479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  3  ->  (
( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( E `  ( F `  3
) )  =  {
( P `  3
) ,  ( P `
 4 ) } ) )
3121, 30ralprg 4081 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( 2  e.  ZZ  /\  3  e.  ZZ )  ->  ( A. k  e. 
{ 2 ,  3 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  /\  ( E `  ( F `  3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) ) )
3211, 12, 31mp2an 672 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( A. k  e.  { 2 ,  3 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( ( E `
 ( F ` 
2 ) )  =  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
3 ) )  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  4 ) } ) )
3310, 32anbi12i 697 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( A. k  e.  {
0 ,  1 }  ( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  /\  A. k  e.  { 2 ,  3 }  ( E `  ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  <->  ( (
( E `  ( F `  0 )
)  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) ) )
348, 9, 333bitri 271 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( ( ( E `  ( F `
 0 ) )  =  { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  /\  ( E `  ( F `  1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) ) )
35 preq2 4112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( P `  4 )  =  ( P ` 
0 )  ->  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  0 ) } )
3635eqcoms 2469 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  0 ) } )
3736eqeq2d 2471 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  (
( E `  ( F `  3 )
)  =  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  <->  ( E `  ( F `  3
) )  =  {
( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) } ) )
3837anbi2d 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  (
( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } )  <->  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  /\  ( E `  ( F `  3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) ) )
3938anbi2d 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  (
( ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) } )  /\  (
( E `  ( F `  2 )
)  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) )  <-> 
( ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) } )  /\  (
( E `  ( F `  2 )
)  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) ) ) )
40 4pos 10652 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  0  <  4
41 breq2 4460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0  <  ( # `  F
)  <->  0  <  4
) )
4240, 41mpbiri 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  0  <  ( # `  F
) )
43 0nn0 10831 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  0  e.  NN0
4442, 43jctil 537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0  e.  NN0  /\  0  <  ( # `  F
) ) )
45 nvnencycllem 24770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( 0  e. 
NN0  /\  0  <  (
# `  F )
) )  ->  (
( E `  ( F `  0 )
)  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  ->  { ( P `  0
) ,  ( P `
 1 ) }  e.  ran  E ) )
4644, 45sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  ->  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  e.  ran  E ) )
47 1lt4 10728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  1  <  4
48 breq2 4460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
1  <  ( # `  F
)  <->  1  <  4
) )
4947, 48mpbiri 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  1  <  ( # `  F
) )
50 1nn0 10832 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  1  e.  NN0
5149, 50jctil 537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
1  e.  NN0  /\  1  <  ( # `  F
) ) )
52 nvnencycllem 24770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( 1  e. 
NN0  /\  1  <  (
# `  F )
) )  ->  (
( E `  ( F `  1 )
)  =  { ( P `  1 ) ,  ( P ` 
2 ) }  ->  { ( P `  1
) ,  ( P `
 2 ) }  e.  ran  E ) )
5351, 52sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) }  ->  { ( P `  1 ) ,  ( P ` 
2 ) }  e.  ran  E ) )
5446, 53anim12d 563 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( ( E `  ( F `
 0 ) )  =  { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  /\  ( E `  ( F `  1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  -> 
( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E ) ) )
55 2lt4 10727 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  2  <  4
56 breq2 4460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
2  <  ( # `  F
)  <->  2  <  4
) )
5755, 56mpbiri 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  2  <  ( # `  F
) )
58 2nn0 10833 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  2  e.  NN0
5957, 58jctil 537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
2  e.  NN0  /\  2  <  ( # `  F
) ) )
60 nvnencycllem 24770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( 2  e. 
NN0  /\  2  <  (
# `  F )
) )  ->  (
( E `  ( F `  2 )
)  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  ->  { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E ) )
6159, 60sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( E `
 ( F ` 
2 ) )  =  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) }  ->  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  e.  ran  E ) )
62 3lt4 10726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  3  <  4
63 breq2 4460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
3  <  ( # `  F
)  <->  3  <  4
) )
6462, 63mpbiri 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  3  <  ( # `  F
) )
65 3nn0 10834 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  3  e.  NN0
6664, 65jctil 537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
3  e.  NN0  /\  3  <  ( # `  F
) ) )
67 nvnencycllem 24770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( 3  e. 
NN0  /\  3  <  (
# `  F )
) )  ->  (
( E `  ( F `  3 )
)  =  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
0 ) }  ->  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )
6866, 67sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( E `
 ( F ` 
3 ) )  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  0 ) }  ->  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
0 ) }  e.  ran  E ) )
6961, 68anim12d 563 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( ( E `  ( F `
 2 ) )  =  { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  /\  ( E `  ( F `  3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } )  -> 
( { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) }  e.  ran  E ) ) )
7054, 69anim12d 563 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( Fun  E  /\  F  e. Word  dom  E )  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  ( ( ( ( E `  ( F `  0 )
)  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) )  ->  ( ( { ( P `  0
) ,  ( P `
 1 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  1
) ,  ( P `
 2 ) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
0 ) }  e.  ran  E ) ) ) )
7170adantlrr 720 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( Fun  E  /\  ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F ) )  /\  ( # `  F )  =  4 )  ->  ( (
( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) )  ->  ( ( { ( P `  0
) ,  ( P `
 1 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  1
) ,  ( P `
 2 ) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
0 ) }  e.  ran  E ) ) ) )
7271imp 429 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( Fun  E  /\  ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
) )  /\  ( # `
 F )  =  4 )  /\  (
( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) ) )  ->  ( ( { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) }  e.  ran  E
)  /\  ( {
( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) ) )
73 4z 10919 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  4  e.  ZZ
74 3re 10630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  3  e.  RR
75 4re 10633 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  4  e.  RR
7674, 75, 62ltleii 9724 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  3  <_  4
77 eluz2 11112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( 4  e.  ( ZZ>= `  3
)  <->  ( 3  e.  ZZ  /\  4  e.  ZZ  /\  3  <_ 
4 ) )
7812, 73, 76, 77mpbir3an 1178 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  4  e.  ( ZZ>= `  3 )
79 4fvwrd4 11819 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( 4  e.  ( ZZ>= ` 
3 )  /\  P : ( 0 ... 4 ) --> V )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( ( P `
 0 )  =  a  /\  ( P `
 1 )  =  b )  /\  (
( P `  2
)  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) ) )
8078, 79mpan 670 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( ( P `
 0 )  =  a  /\  ( P `
 1 )  =  b )  /\  (
( P `  2
)  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) ) )
81 preq12 4113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( P `  0
)  =  a  /\  ( P `  1 )  =  b )  ->  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  =  { a ,  b } )
8281adantr 465 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  =  {
a ,  b } )
8382eleq1d 2526 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  e.  ran  E  <->  { a ,  b }  e.  ran  E
) )
84 simplr 755 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
1 )  =  b )
85 simprl 756 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
2 )  =  c )
8684, 85preq12d 4119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  =  {
b ,  c } )
8786eleq1d 2526 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( { ( P `  1 ) ,  ( P ` 
2 ) }  e.  ran  E  <->  { b ,  c }  e.  ran  E
) )
8883, 87anbi12d 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( ( { ( P `  0
) ,  ( P `
 1 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  1
) ,  ( P `
 2 ) }  e.  ran  E )  <-> 
( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E ) ) )
89 preq12 4113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( P `  2
)  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d )  ->  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) }  =  { c ,  d } )
9089adantl 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  =  {
c ,  d } )
9190eleq1d 2526 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  e.  ran  E  <->  { c ,  d }  e.  ran  E
) )
92 simprr 757 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
3 )  =  d )
93 simpll 753 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
0 )  =  a )
9492, 93preq12d 4119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) }  =  {
d ,  a } )
9594eleq1d 2526 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
0 ) }  e.  ran  E  <->  { d ,  a }  e.  ran  E
) )
9691, 95anbi12d 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E )  <-> 
( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) )
9788, 96anbi12d 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( ( ( { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) }  e.  ran  E
)  /\  ( {
( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  <->  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) )
9897biimpcd 224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  ->  ( (
( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) )
9998reximdv 2931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  ->  ( E. d  e.  V  (
( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) )
10099reximdv 2931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  ->  ( E. c  e.  V  E. d  e.  V  (
( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) )
101100reximdv 2931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  ->  ( E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  (
( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) )
102101reximdv 2931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  e.  ran  E  /\  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  e.  ran  E )  /\  ( { ( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) }  e.  ran  E  /\  { ( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) }  e.  ran  E ) )  ->  ( E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  (
( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) )
10372, 80, 102syl2im 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( Fun  E  /\  ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
) )  /\  ( # `
 F )  =  4 )  /\  (
( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) ) )  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) )
104103exp41 610 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( Fun 
E  ->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  (
( # `  F )  =  4  ->  (
( ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) } )  /\  (
( E `  ( F `  2 )
)  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) )  ->  ( P :
( 0 ... 4
) --> V  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) ) ) ) )
105104com14 88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) )  ->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  (
( # `  F )  =  4  ->  ( Fun  E  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) )
106105com35 90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) } ) )  ->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) )
10739, 106syl6bi 228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  (
( ( ( E `
 ( F ` 
0 ) )  =  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  /\  ( E `
 ( F ` 
1 ) )  =  { ( P ` 
1 ) ,  ( P `  2 ) } )  /\  (
( E `  ( F `  2 )
)  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) )  ->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) )
108107com12 31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) )  ->  ( ( P `
 0 )  =  ( P `  4
)  ->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) )
109108com24 87 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( E `  ( F `  0 ) )  =  { ( P `  0 ) ,  ( P ` 
1 ) }  /\  ( E `  ( F `
 1 ) )  =  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) } )  /\  ( ( E `  ( F `  2 ) )  =  { ( P `  2 ) ,  ( P ` 
3 ) }  /\  ( E `  ( F `
 3 ) )  =  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  4
) } ) )  ->  ( P :
( 0 ... 4
) --> V  ->  (
( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  ->  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `
 F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) ) ) ) ) )
11034, 109sylbi 195 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  ->  ( P : ( 0 ... 4 ) --> V  -> 
( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 4 )  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) )
111110com13 80 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  ->  ( P :
( 0 ... 4
) --> V  ->  ( A. k  e.  (
0..^ 4 ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) }  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 4 )  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) )
1121113imp 1190 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... 4
) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 4 )  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
113112com14 88 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 4 )  -> 
( Fun  E  ->  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... 4 ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) ) ) )
114 fveq2 5872 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  ( P `  ( # `  F
) )  =  ( P `  4 ) )
115114eqeq2d 2471 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 ( # `  F
) )  <->  ( P `  0 )  =  ( P `  4
) ) )
116 oveq2 6304 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0 ... ( # `  F
) )  =  ( 0 ... 4 ) )
117116feq2d 5724 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  ( P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  <->  P :
( 0 ... 4
) --> V ) )
118 oveq2 6304 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0..^ ( # `  F
) )  =  ( 0..^ 4 ) )
119118raleqdv 3060 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  ( A. k  e.  (
0..^ ( # `  F
) ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) } ) )
120117, 1193anbi23d 1302 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F
) ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  <->  ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... 4 ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } ) ) )
121120imbi1d 317 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F
) ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) )  <->  ( (
( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... 4
) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) ) )
122121imbi2d 316 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( Fun  E  ->  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F
) ) ( E `
 ( F `  k ) )  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) )  <->  ( Fun  E  ->  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F )  /\  P : ( 0 ... 4 ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ 4 ) ( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
123113, 115, 1223imtr4d 268 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 ( # `  F
) )  ->  ( Fun  E  ->  ( (
( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... ( # `
 F ) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F ) ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) } )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
124123com14 88 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... ( # `
 F ) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F ) ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) } )  -> 
( ( P ` 
0 )  =  ( P `  ( # `  F ) )  -> 
( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
125124a1d 25 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... ( # `
 F ) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F ) ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) } )  -> 
( ( ( P
" { 0 ,  ( # `  F
) } )  i^i  ( P " (
1..^ ( # `  F
) ) ) )  =  (/)  ->  ( ( P `  0 )  =  ( P `  ( # `  F ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) )
126125a1d 25 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  e. Word  dom  E  /\  Fun  `' F
)  /\  P :
( 0 ... ( # `
 F ) ) --> V  /\  A. k  e.  ( 0..^ ( # `  F ) ) ( E `  ( F `
 k ) )  =  { ( P `
 k ) ,  ( P `  (
k  +  1 ) ) } )  -> 
( Fun  `' ( P  |`  ( 1..^ (
# `  F )
) )  ->  (
( ( P " { 0 ,  (
# `  F ) } )  i^i  ( P " ( 1..^ (
# `  F )
) ) )  =  (/)  ->  ( ( P `
 0 )  =  ( P `  ( # `
 F ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) )
1276, 126syl6bi 228 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Trails  E ) P  ->  ( Fun  `' ( P  |`  ( 1..^ ( # `  F
) ) )  -> 
( ( ( P
" { 0 ,  ( # `  F
) } )  i^i  ( P " (
1..^ ( # `  F
) ) ) )  =  (/)  ->  ( ( P `  0 )  =  ( P `  ( # `  F ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) ) ) )
1281273impd 1210 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( ( F ( V Trails  E
) P  /\  Fun  `' ( P  |`  (
1..^ ( # `  F
) ) )  /\  ( ( P " { 0 ,  (
# `  F ) } )  i^i  ( P " ( 1..^ (
# `  F )
) ) )  =  (/) )  ->  ( ( P `  0 )  =  ( P `  ( # `  F ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) )
1295, 128sylbid 215 . . . . . . 7  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Paths  E ) P  ->  ( ( P `
 0 )  =  ( P `  ( # `
 F ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) ) )
130129impd 431 . . . . . 6  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( ( F ( V Paths  E
) P  /\  ( P `  0 )  =  ( P `  ( # `  F ) ) )  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `
 F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E
)  /\  ( {
c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E ) ) ) ) ) )
1314, 130sylbid 215 . . . . 5  |-  ( ( ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Cycles  E ) P  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
1321313adant1 1014 . . . 4  |-  ( ( ( # `  F
)  e.  NN0  /\  ( V  e.  _V  /\  E  e.  _V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V )
)  ->  ( F
( V Cycles  E ) P  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F
)  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) ) )
1333, 132mpcom 36 . . 3  |-  ( F ( V Cycles  E ) P  ->  ( Fun  E  ->  ( ( # `  F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) )
134133com12 31 . 2  |-  ( Fun 
E  ->  ( F
( V Cycles  E ) P  ->  ( ( # `  F )  =  4  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) ) ) )
1351343imp 1190 1  |-  ( ( Fun  E  /\  F
( V Cycles  E ) P  /\  ( # `  F
)  =  4 )  ->  E. a  e.  V  E. b  e.  V  E. c  e.  V  E. d  e.  V  ( ( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E )  /\  ( { c ,  d }  e.  ran  E  /\  { d ,  a }  e.  ran  E
) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 973    = wceq 1395    e. wcel 1819   A.wral 2807   E.wrex 2808   _Vcvv 3109    u. cun 3469    i^i cin 3470   (/)c0 3793   {cpr 4034   class class class wbr 4456   `'ccnv 5007   dom cdm 5008   ran crn 5009    |` cres 5010   "cima 5011   Fun wfun 5588   -->wf 5590   ` cfv 5594  (class class class)co 6296   0cc0 9509   1c1 9510    + caddc 9512    < clt 9645    <_ cle 9646   2c2 10606   3c3 10607   4c4 10608   NN0cn0 10816   ZZcz 10885   ZZ>=cuz 11106   ...cfz 11697  ..^cfzo 11821   #chash 12408  Word cword 12538   Walks cwalk 24625   Trails ctrail 24626   Paths cpath 24627   Cycles ccycl 24634
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1619  ax-4 1632  ax-5 1705  ax-6 1748  ax-7 1791  ax-8 1821  ax-9 1823  ax-10 1838  ax-11 1843  ax-12 1855  ax-13 2000  ax-ext 2435  ax-rep 4568  ax-sep 4578  ax-nul 4586  ax-pow 4634  ax-pr 4695  ax-un 6591  ax-cnex 9565  ax-resscn 9566  ax-1cn 9567  ax-icn 9568  ax-addcl 9569  ax-addrcl 9570  ax-mulcl 9571  ax-mulrcl 9572  ax-mulcom 9573  ax-addass 9574  ax-mulass 9575  ax-distr 9576  ax-i2m1 9577  ax-1ne0 9578  ax-1rid 9579  ax-rnegex 9580  ax-rrecex 9581  ax-cnre 9582  ax-pre-lttri 9583  ax-pre-lttrn 9584  ax-pre-ltadd 9585  ax-pre-mulgt0 9586
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1398  df-ex 1614  df-nf 1618  df-sb 1741  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2443  df-cleq 2449  df-clel 2452  df-nfc 2607  df-ne 2654  df-nel 2655  df-ral 2812  df-rex 2813  df-reu 2814  df-rmo 2815  df-rab 2816  df-v 3111  df-sbc 3328  df-csb 3431  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-pss 3487  df-nul 3794  df-if 3945  df-pw 4017  df-sn 4033  df-pr 4035  df-tp 4037  df-op 4039  df-uni 4252  df-int 4289  df-iun 4334  df-br 4457  df-opab 4516  df-mpt 4517  df-tr 4551  df-eprel 4800  df-id 4804  df-po 4809  df-so 4810  df-fr 4847  df-we 4849  df-ord 4890  df-on 4891  df-lim 4892  df-suc 4893  df-xp 5014  df-rel 5015  df-cnv 5016  df-co 5017  df-dm 5018  df-rn 5019  df-res 5020  df-ima 5021  df-iota 5557  df-fun 5596  df-fn 5597  df-f 5598  df-f1 5599  df-fo 5600  df-f1o 5601  df-fv 5602  df-riota 6258  df-ov 6299  df-oprab 6300  df-mpt2 6301  df-om 6700  df-1st 6799  df-2nd 6800  df-recs 7060  df-rdg 7094  df-1o 7148  df-oadd 7152  df-er 7329  df-map 7440  df-pm 7441  df-en 7536  df-dom 7537  df-sdom 7538  df-fin 7539  df-card 8337  df-cda 8565  df-pnf 9647  df-mnf 9648  df-xr 9649  df-ltxr 9650  df-le 9651  df-sub 9826  df-neg 9827  df-nn 10557  df-2 10615  df-3 10616  df-4 10617  df-n0 10817  df-z 10886  df-uz 11107  df-fz 11698  df-fzo 11822  df-hash 12409  df-word 12546  df-wlk 24635  df-trail 24636  df-pth 24637  df-cycl 24640
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