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Theorem 4cycl4v4e 25394
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 25360 . . . . 5  |-  ( F ( V Cycles  E ) P  ->  F ( V Walks  E ) P )
2 wlkbprop 25251 . . . . 5  |-  ( F ( V Walks  E ) P  ->  ( ( # `
 F )  e. 
NN0  /\  ( V  e.  _V  /\  E  e. 
_V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V ) ) )
31, 2syl 17 . . . 4  |-  ( F ( V Cycles  E ) P  ->  ( ( # `
 F )  e. 
NN0  /\  ( V  e.  _V  /\  E  e. 
_V )  /\  ( F  e.  _V  /\  P  e.  _V ) ) )
4 iscycl 25353 . . . . . 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 25298 . . . . . . . 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 25267 . . . . . . . . . 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 12000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 0..^ 4 )  =  ( { 0 ,  1 }  u.  { 2 ,  3 } )
87raleqi 2991 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 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 3615 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 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 25294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 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 10969 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  2  e.  ZZ
12 3z 10970 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  3  e.  ZZ
13 fveq2 5865 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  2  ->  ( F `  k )  =  ( F ` 
2 ) )
1413fveq2d 5869 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  2  ->  ( E `  ( F `  k ) )  =  ( E `  ( F `  2 )
) )
15 fveq2 5865 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  2  ->  ( P `  k )  =  ( P ` 
2 ) )
16 oveq1 6297 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( k  =  2  ->  (
k  +  1 )  =  ( 2  +  1 ) )
17 2p1e3 10733 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( 2  +  1 )  =  3
1816, 17syl6eq 2501 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  2  ->  (
k  +  1 )  =  3 )
1918fveq2d 5869 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  2  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  =  ( P ` 
3 ) )
2015, 19preq12d 4059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  2  ->  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  =  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) } )
2114, 20eqeq12d 2466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( k  =  2  ->  (
( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( E `  ( F `  2
) )  =  {
( P `  2
) ,  ( P `
 3 ) } ) )
22 fveq2 5865 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  3  ->  ( F `  k )  =  ( F ` 
3 ) )
2322fveq2d 5869 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  3  ->  ( E `  ( F `  k ) )  =  ( E `  ( F `  3 )
) )
24 fveq2 5865 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  3  ->  ( P `  k )  =  ( P ` 
3 ) )
25 oveq1 6297 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( k  =  3  ->  (
k  +  1 )  =  ( 3  +  1 ) )
26 3p1e4 10735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( 3  +  1 )  =  4
2725, 26syl6eq 2501 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( k  =  3  ->  (
k  +  1 )  =  4 )
2827fveq2d 5869 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( k  =  3  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  =  ( P ` 
4 ) )
2924, 28preq12d 4059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( k  =  3  ->  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  4 ) } )
3023, 29eqeq12d 2466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( k  =  3  ->  (
( E `  ( F `  k )
)  =  { ( P `  k ) ,  ( P `  ( k  +  1 ) ) }  <->  ( E `  ( F `  3
) )  =  {
( P `  3
) ,  ( P `
 4 ) } ) )
3121, 30ralprg 4021 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( 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 678 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 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 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( 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 275 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( 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 4052 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( P `  4 )  =  ( P ` 
0 )  ->  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  0 ) } )
3635eqcoms 2459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  =  { ( P ` 
3 ) ,  ( P `  0 ) } )
3736eqeq2d 2461 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( P `  0 )  =  ( P ` 
4 )  ->  (
( E `  ( F `  3 )
)  =  { ( P `  3 ) ,  ( P ` 
4 ) }  <->  ( E `  ( F `  3
) )  =  {
( P `  3
) ,  ( P `
 0 ) } ) )
3837anbi2d 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( 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 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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
) } ) )  <-> 
( ( ( 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 10705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  0  <  4
41 breq2 4406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0  <  ( # `  F
)  <->  0  <  4
) )
4240, 41mpbiri 237 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  0  <  ( # `  F
) )
43 0nn0 10884 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  0  e.  NN0
4442, 43jctil 540 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0  e.  NN0  /\  0  <  ( # `  F
) ) )
45 nvnencycllem 25371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( 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 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( 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 10781 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  1  <  4
48 breq2 4406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
1  <  ( # `  F
)  <->  1  <  4
) )
4947, 48mpbiri 237 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  1  <  ( # `  F
) )
50 1nn0 10885 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  1  e.  NN0
5149, 50jctil 540 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
1  e.  NN0  /\  1  <  ( # `  F
) ) )
52 nvnencycllem 25371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( 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 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( 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 566 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( 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 10780 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  2  <  4
56 breq2 4406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
2  <  ( # `  F
)  <->  2  <  4
) )
5755, 56mpbiri 237 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  2  <  ( # `  F
) )
58 2nn0 10886 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  2  e.  NN0
5957, 58jctil 540 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
2  e.  NN0  /\  2  <  ( # `  F
) ) )
60 nvnencycllem 25371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( 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 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( 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 10779 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  3  <  4
63 breq2 4406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
3  <  ( # `  F
)  <->  3  <  4
) )
6462, 63mpbiri 237 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  3  <  ( # `  F
) )
65 3nn0 10887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  3  e.  NN0
6664, 65jctil 540 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
3  e.  NN0  /\  3  <  ( # `  F
) ) )
67 nvnencycllem 25371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( 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 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( 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 566 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( 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 566 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( 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 727 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) ) )
7271imp 431 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ,  ( 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 10971 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  4  e.  ZZ
74 3re 10683 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  3  e.  RR
75 4re 10686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  4  e.  RR
7674, 75, 62ltleii 9757 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  3  <_  4
77 eluz2 11165 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( 4  e.  ( ZZ>= `  3
)  <->  ( 3  e.  ZZ  /\  4  e.  ZZ  /\  3  <_ 
4 ) )
7812, 73, 76, 77mpbir3an 1190 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  4  e.  ( ZZ>= `  3 )
79 4fvwrd4 11909 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( 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 676 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( 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 4053 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( P `  0
)  =  a  /\  ( P `  1 )  =  b )  ->  { ( P ` 
0 ) ,  ( P `  1 ) }  =  { a ,  b } )
8281adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 0 ) ,  ( P `  1
) }  =  {
a ,  b } )
8382eleq1d 2513 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( 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 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
1 )  =  b )
85 simprl 764 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
2 )  =  c )
8684, 85preq12d 4059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 1 ) ,  ( P `  2
) }  =  {
b ,  c } )
8786eleq1d 2513 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( 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 717 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 )  <-> 
( { a ,  b }  e.  ran  E  /\  { b ,  c }  e.  ran  E ) ) )
89 preq12 4053 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( P `  2
)  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d )  ->  { ( P ` 
2 ) ,  ( P `  3 ) }  =  { c ,  d } )
9089adantl 468 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 2 ) ,  ( P `  3
) }  =  {
c ,  d } )
9190eleq1d 2513 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( 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 766 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
3 )  =  d )
93 simpll 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  ( P ` 
0 )  =  a )
9492, 93preq12d 4059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( P ` 
0 )  =  a  /\  ( P ` 
1 )  =  b )  /\  ( ( P `  2 )  =  c  /\  ( P `  3 )  =  d ) )  ->  { ( P `
 3 ) ,  ( P `  0
) }  =  {
d ,  a } )
9594eleq1d 2513 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( 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 717 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( 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 717 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( 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 228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) )  ->  ( (
( ( 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 2861 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. 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 2861 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. 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 2861 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. 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 2861 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( { ( 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 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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
) ) ) )
104103exp41 615 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( 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 91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 )  ->  (
( # `  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 93 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( 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 232 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( 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 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 )  =  ( 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 90 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( 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 199 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 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 83 . . . . . . . . . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) ) )
1121113imp 1202 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( 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 91 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
# `  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 5865 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  ( P `  ( # `  F
) )  =  ( P `  4 ) )
115114eqeq2d 2461 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
( P `  0
)  =  ( P `
 ( # `  F
) )  <->  ( P `  0 )  =  ( P `  4
) ) )
116 oveq2 6298 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0 ... ( # `  F
) )  =  ( 0 ... 4 ) )
117116feq2d 5715 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  ( P : ( 0 ... ( # `  F
) ) --> V  <->  P :
( 0 ... 4
) --> V ) )
118 oveq2 6298 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
# `  F )  =  4  ->  (
0..^ ( # `  F
) )  =  ( 0..^ 4 ) )
119118raleqdv 2993 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
# `  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 1342 . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) } )  <->  ( ( 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 319 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
# `  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 318 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
# `  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 272 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
# `  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 91 . . . . . . . . . . 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 )  =  ( 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
) ) ) ) ) )
1251242a1d 27 . . . . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) ) )
1266, 125syl6bi 232 . . . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) ) ) )
1271263impd 1223 . . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) )
1285, 127sylbid 219 . . . . . . 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
) ) ) ) ) ) )
129128impd 433 . . . . . 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 ) ) ) ) ) )
1304, 129sylbid 219 . . . . 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
) ) ) ) ) )
1311303adant1 1026 . . . 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
) ) ) ) ) )
1323, 131mpcom 37 . . 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
) ) ) ) )
133132com12 32 . 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
) ) ) ) )
1341333imp 1202 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 188    /\ wa 371    /\ w3a 985    = wceq 1444    e. wcel 1887   A.wral 2737   E.wrex 2738   _Vcvv 3045    u. cun 3402    i^i cin 3403   (/)c0 3731   {cpr 3970   class class class wbr 4402   `'ccnv 4833   dom cdm 4834   ran crn 4835    |` cres 4836   "cima 4837   Fun wfun 5576   -->wf 5578   ` cfv 5582  (class class class)co 6290   0cc0 9539   1c1 9540    + caddc 9542    < clt 9675    <_ cle 9676   2c2 10659   3c3 10660   4c4 10661   NN0cn0 10869   ZZcz 10937   ZZ>=cuz 11159   ...cfz 11784  ..^cfzo 11915   #chash 12515  Word cword 12656   Walks cwalk 25226   Trails ctrail 25227   Paths cpath 25228   Cycles ccycl 25235
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1669  ax-4 1682  ax-5 1758  ax-6 1805  ax-7 1851  ax-8 1889  ax-9 1896  ax-10 1915  ax-11 1920  ax-12 1933  ax-13 2091  ax-ext 2431  ax-rep 4515  ax-sep 4525  ax-nul 4534  ax-pow 4581  ax-pr 4639  ax-un 6583  ax-cnex 9595  ax-resscn 9596  ax-1cn 9597  ax-icn 9598  ax-addcl 9599  ax-addrcl 9600  ax-mulcl 9601  ax-mulrcl 9602  ax-mulcom 9603  ax-addass 9604  ax-mulass 9605  ax-distr 9606  ax-i2m1 9607  ax-1ne0 9608  ax-1rid 9609  ax-rnegex 9610  ax-rrecex 9611  ax-cnre 9612  ax-pre-lttri 9613  ax-pre-lttrn 9614  ax-pre-ltadd 9615  ax-pre-mulgt0 9616
This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 986  df-3an 987  df-tru 1447  df-ex 1664  df-nf 1668  df-sb 1798  df-eu 2303  df-mo 2304  df-clab 2438  df-cleq 2444  df-clel 2447  df-nfc 2581  df-ne 2624  df-nel 2625  df-ral 2742  df-rex 2743  df-reu 2744  df-rmo 2745  df-rab 2746  df-v 3047  df-sbc 3268  df-csb 3364  df-dif 3407  df-un 3409  df-in 3411  df-ss 3418  df-pss 3420  df-nul 3732  df-if 3882  df-pw 3953  df-sn 3969  df-pr 3971  df-tp 3973  df-op 3975  df-uni 4199  df-int 4235  df-iun 4280  df-br 4403  df-opab 4462  df-mpt 4463  df-tr 4498  df-eprel 4745  df-id 4749  df-po 4755  df-so 4756  df-fr 4793  df-we 4795  df-xp 4840  df-rel 4841  df-cnv 4842  df-co 4843  df-dm 4844  df-rn 4845  df-res 4846  df-ima 4847  df-pred 5380  df-ord 5426  df-on 5427  df-lim 5428  df-suc 5429  df-iota 5546  df-fun 5584  df-fn 5585  df-f 5586  df-f1 5587  df-fo 5588  df-f1o 5589  df-fv 5590  df-riota 6252  df-ov 6293  df-oprab 6294  df-mpt2 6295  df-om 6693  df-1st 6793  df-2nd 6794  df-wrecs 7028  df-recs 7090  df-rdg 7128  df-1o 7182  df-oadd 7186  df-er 7363  df-map 7474  df-pm 7475  df-en 7570  df-dom 7571  df-sdom 7572  df-fin 7573  df-card 8373  df-cda 8598  df-pnf 9677  df-mnf 9678  df-xr 9679  df-ltxr 9680  df-le 9681  df-sub 9862  df-neg 9863  df-nn 10610  df-2 10668  df-3 10669  df-4 10670  df-n0 10870  df-z 10938  df-uz 11160  df-fz 11785  df-fzo 11916  df-hash 12516  df-word 12664  df-wlk 25236  df-trail 25237  df-pth 25238  df-cycl 25241
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