MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  frgrregorufr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frgrregorufr 27504
Description: If there is a vertex having degree 𝐾 for each (nonnegative integer) 𝐾 in a friendship graph, then either all vertices have degree 𝐾 or there is a universal friend. This corresponds to claim 2 in [Huneke] p. 2: "Suppose there is a vertex of degree k > 1. ... all vertices have degree k, unless there is a universal friend. ... It follows that G is k-regular, i.e., the degree of every vertex is k". (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Jan-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
frgrregorufr0.v 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
frgrregorufr0.e 𝐸 = (Edg‘𝐺)
frgrregorufr0.d 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
frgrregorufr (𝐺 ∈ FriendGraph → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
Distinct variable groups:   𝑣,𝐷,𝑤   𝑣,𝐸   𝑣,𝐺,𝑤   𝑣,𝐾,𝑤   𝑣,𝑉,𝑤   𝐷,𝑎,𝑣   𝐸,𝑎   𝐾,𝑎   𝑉,𝑎,𝑤
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑤)   𝐺(𝑎)

Proof of Theorem frgrregorufr
StepHypRef Expression
1 frgrregorufr0.v . . 3 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
2 frgrregorufr0.e . . 3 𝐸 = (Edg‘𝐺)
3 frgrregorufr0.d . . 3 𝐷 = (VtxDeg‘𝐺)
41, 2, 3frgrregorufr0 27503 . 2 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
5 orc 847 . . . 4 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
65a1d 25 . . 3 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
7 fveq2 6332 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑎 → (𝐷𝑣) = (𝐷𝑎))
87neeq1d 3001 . . . . . . 7 (𝑣 = 𝑎 → ((𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ↔ (𝐷𝑎) ≠ 𝐾))
98rspcva 3456 . . . . . 6 ((𝑎𝑉 ∧ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾) → (𝐷𝑎) ≠ 𝐾)
10 df-ne 2943 . . . . . . 7 ((𝐷𝑎) ≠ 𝐾 ↔ ¬ (𝐷𝑎) = 𝐾)
11 pm2.21 121 . . . . . . 7 (¬ (𝐷𝑎) = 𝐾 → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1210, 11sylbi 207 . . . . . 6 ((𝐷𝑎) ≠ 𝐾 → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
139, 12syl 17 . . . . 5 ((𝑎𝑉 ∧ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾) → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1413ancoms 455 . . . 4 ((∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾𝑎𝑉) → ((𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
1514rexlimdva 3178 . . 3 (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
16 olc 848 . . . 4 (∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸))
1716a1d 25 . . 3 (∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸 → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
186, 15, 173jaoi 1538 . 2 ((∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) ≠ 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸) → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
194, 18syl 17 1 (𝐺 ∈ FriendGraph → (∃𝑎𝑉 (𝐷𝑎) = 𝐾 → (∀𝑣𝑉 (𝐷𝑣) = 𝐾 ∨ ∃𝑣𝑉𝑤 ∈ (𝑉 ∖ {𝑣}){𝑣, 𝑤} ∈ 𝐸)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 382  wo 826  w3o 1069   = wceq 1630  wcel 2144  wne 2942  wral 3060  wrex 3061  cdif 3718  {csn 4314  {cpr 4316  cfv 6031  Vtxcvtx 26094  Edgcedg 26159  VtxDegcvtxdg 26595   FriendGraph cfrgr 27435
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-rep 4902  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-fal 1636  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-pss 3737  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-tp 4319  df-op 4321  df-uni 4573  df-int 4610  df-iun 4654  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-tr 4885  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-om 7212  df-1st 7314  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-1o 7712  df-2o 7713  df-oadd 7716  df-er 7895  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-fin 8112  df-card 8964  df-cda 9191  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-nn 11222  df-2 11280  df-n0 11494  df-xnn0 11565  df-z 11579  df-uz 11888  df-xadd 12151  df-fz 12533  df-hash 13321  df-edg 26160  df-uhgr 26173  df-ushgr 26174  df-upgr 26197  df-umgr 26198  df-uspgr 26266  df-usgr 26267  df-nbgr 26447  df-vtxdg 26596  df-frgr 27436
This theorem is referenced by:  frgrregorufrg  27505
  Copyright terms: Public domain W3C validator