Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  3cyclfrgrrn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 3cyclfrgrrn 41456
 Description: Every vertex in a friendship graph (with more than 1 vertex) is part of a 3-cycle. (Contributed by Alexander van der Vekens, 16-Nov-2017.) (Revised by AV, 2-Apr-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
3cyclfrgrrn1.v 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
3cyclfrgrrn1.e 𝐸 = (Edg‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
3cyclfrgrrn ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 1 < (#‘𝑉)) → ∀𝑎𝑉𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))
Distinct variable groups:   𝑏,𝑐   𝐸,𝑎,𝑏,𝑐   𝐺,𝑎   𝑉,𝑎,𝑏,𝑐   𝐺,𝑏,𝑐,𝑎

Proof of Theorem 3cyclfrgrrn
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 3cyclfrgrrn1.v . . . . . . . . 9 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2 fvex 6113 . . . . . . . . 9 (Vtx‘𝐺) ∈ V
31, 2eqeltri 2684 . . . . . . . 8 𝑉 ∈ V
4 hashgt12el2 13071 . . . . . . . 8 ((𝑉 ∈ V ∧ 1 < (#‘𝑉) ∧ 𝑎𝑉) → ∃𝑥𝑉 𝑎𝑥)
53, 4mp3an1 1403 . . . . . . 7 ((1 < (#‘𝑉) ∧ 𝑎𝑉) → ∃𝑥𝑉 𝑎𝑥)
6 simpr 476 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝑉𝑎𝑥𝑎𝑉) ∧ 𝐺 ∈ FriendGraph ) → 𝐺 ∈ FriendGraph )
7 pm3.22 464 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥𝑉𝑎𝑉) → (𝑎𝑉𝑥𝑉))
873adant2 1073 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥𝑉𝑎𝑥𝑎𝑉) → (𝑎𝑉𝑥𝑉))
98adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝑉𝑎𝑥𝑎𝑉) ∧ 𝐺 ∈ FriendGraph ) → (𝑎𝑉𝑥𝑉))
10 simpl2 1058 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝑉𝑎𝑥𝑎𝑉) ∧ 𝐺 ∈ FriendGraph ) → 𝑎𝑥)
11 3cyclfrgrrn1.e . . . . . . . . . . 11 𝐸 = (Edg‘𝐺)
121, 113cyclfrgrrn1 41455 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ (𝑎𝑉𝑥𝑉) ∧ 𝑎𝑥) → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))
136, 9, 10, 12syl3anc 1318 . . . . . . . . 9 (((𝑥𝑉𝑎𝑥𝑎𝑉) ∧ 𝐺 ∈ FriendGraph ) → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))
14133exp1 1275 . . . . . . . 8 (𝑥𝑉 → (𝑎𝑥 → (𝑎𝑉 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸)))))
1514rexlimiv 3009 . . . . . . 7 (∃𝑥𝑉 𝑎𝑥 → (𝑎𝑉 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))))
165, 15syl 17 . . . . . 6 ((1 < (#‘𝑉) ∧ 𝑎𝑉) → (𝑎𝑉 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))))
1716expcom 450 . . . . 5 (𝑎𝑉 → (1 < (#‘𝑉) → (𝑎𝑉 → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸)))))
1817pm2.43a 52 . . . 4 (𝑎𝑉 → (1 < (#‘𝑉) → (𝐺 ∈ FriendGraph → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))))
1918com13 86 . . 3 (𝐺 ∈ FriendGraph → (1 < (#‘𝑉) → (𝑎𝑉 → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))))
2019imp 444 . 2 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 1 < (#‘𝑉)) → (𝑎𝑉 → ∃𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸)))
2120ralrimiv 2948 1 ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 1 < (#‘𝑉)) → ∀𝑎𝑉𝑏𝑉𝑐𝑉 ({𝑎, 𝑏} ∈ 𝐸 ∧ {𝑏, 𝑐} ∈ 𝐸 ∧ {𝑐, 𝑎} ∈ 𝐸))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  Vcvv 3173  {cpr 4127   class class class wbr 4583  ‘cfv 5804  1c1 9816   < clt 9953  #chash 12979  Vtxcvtx 25673  Edgcedga 25792   FriendGraph cfrgr 41428 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-card 8648  df-cda 8873  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-nn 10898  df-2 10956  df-n0 11170  df-xnn0 11241  df-z 11255  df-uz 11564  df-fz 12198  df-hash 12980  df-umgr 25750  df-edga 25793  df-usgr 40381  df-frgr 41429 This theorem is referenced by:  3cyclfrgrrn2  41457  3cyclfrgr  41458
 Copyright terms: Public domain W3C validator