Theorem dfconngr1 27048

Description: Alternative definition of the class of all connected graphs, requiring paths between distinct vertices. (Contributed by Alexander van der Vekens, 3-Dec-2017.) (Revised by AV, 15-Feb-2021.)

Assertion

Ref	Expression
dfconngr1	⊢ ConnGraph = {𝑔 ∣ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝}

Distinct variable group:   𝑣,𝑔,𝑘,𝑛,𝑓,𝑝

Proof of Theorem dfconngr1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-conngr 27047	. 2 ⊢ ConnGraph = {𝑔 ∣ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝}
2		difsnid 4341	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘}) ∪ {𝑘}) = (Vtx‘𝑔))
3	2	eqcomd 2628	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (Vtx‘𝑔) = (((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘}) ∪ {𝑘}))
4	3	raleqdv 3144	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑛 ∈ (((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘}) ∪ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
5		ralunb 3794	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑛 ∈ (((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘}) ∪ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ (∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ∧ ∀𝑛 ∈ {𝑘}∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
6	4, 5	syl6bb 276	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ (∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ∧ ∀𝑛 ∈ {𝑘}∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)))
7		eqid 2622	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Vtx‘𝑔) = (Vtx‘𝑔)
8	7	0pthonv 26990	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑘)𝑝)
9		oveq2 6658	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛) = (𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑘))
10	9	breqd 4664	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑘)𝑝))
11	10	2exbidv 1852	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑘)𝑝))
12	11	ralsng 4218	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ {𝑘}∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑘)𝑝))
13	8, 12	mpbird 247	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → ∀𝑛 ∈ {𝑘}∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)
14	13	biantrud 528	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ (∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ∧ ∀𝑛 ∈ {𝑘}∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)))
15	6, 14	bitr4d 271	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
16	15	ralbiia 2979	. . . . 5 ⊢ (∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)
17		fvex 6201	. . . . . 6 ⊢ (Vtx‘𝑔) ∈ V
18		raleq 3138	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
19	18	raleqbi1dv 3146	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → (∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
20		difeq1 3721	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → (𝑣 ∖ {𝑘}) = ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘}))
21	20	raleqdv 3144	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → (∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
22	21	raleqbi1dv 3146	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → (∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
23	19, 22	bibi12d 335	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = (Vtx‘𝑔) → ((∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝) ↔ (∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)))
24	17, 23	sbcie 3470	. . . . 5 ⊢ ([(Vtx‘𝑔) / 𝑣](∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝) ↔ (∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ (Vtx‘𝑔)∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ (Vtx‘𝑔)∀𝑛 ∈ ((Vtx‘𝑔) ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
25	16, 24	mpbir 221	. . . 4 ⊢ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣](∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)
26		sbcbi1 3483	. . . 4 ⊢ ([(Vtx‘𝑔) / 𝑣](∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝) → ([(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝))
27	25, 26	ax-mp 5	. . 3 ⊢ ([(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝 ↔ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝)
28	27	abbii 2739	. 2 ⊢ {𝑔 ∣ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ 𝑣 ∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝} = {𝑔 ∣ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝}
29	1, 28	eqtri 2644	1 ⊢ ConnGraph = {𝑔 ∣ [(Vtx‘𝑔) / 𝑣]∀𝑘 ∈ 𝑣 ∀𝑛 ∈ (𝑣 ∖ {𝑘})∃𝑓∃𝑝 𝑓(𝑘(PathsOn‘𝑔)𝑛)𝑝}

Syntax hints:   ↔ wb 196   ∧ wa 384   = wceq 1483  ∃wex 1704   ∈ wcel 1990  {cab 2608  ∀wral 2912  [wsbc 3435   ∖ cdif 3571   ∪ cun 3572  {csn 4177   class class class wbr 4653  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  Vtxcvtx 25874  PathsOncpthson 26610  ConnGraphcconngr 27046

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-ifp 1013  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-er 7742  df-map 7859  df-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-hash 13118  df-word 13299  df-wlks 26495  df-wlkson 26496  df-trls 26589  df-trlson 26590  df-pths 26612  df-pthson 26614  df-conngr 27047

This theorem is referenced by:  isconngr1  27050