Theorem frgrogt3nreg 27255

Description: If a finite friendship graph has an order greater than 3, it cannot be 𝑘-regular for any 𝑘. (Contributed by Alexander van der Vekens, 9-Oct-2018.) (Revised by AV, 4-Jun-2021.)

Hypothesis

Ref	Expression
frgrreggt1.v	⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
frgrogt3nreg	⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → ∀𝑘 ∈ ℕ0 ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)

Distinct variable groups:   𝑘,𝐺   𝑘,𝑉

Proof of Theorem frgrogt3nreg

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 1061	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 𝐺 ∈ FriendGraph )
2		simp2 1062	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 𝑉 ∈ Fin)
3		hashcl 13147	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑉 ∈ Fin → (#‘𝑉) ∈ ℕ0)
4		0red 10041	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → 0 ∈ ℝ)
5		3re 11094	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ 3 ∈ ℝ
6	5	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → 3 ∈ ℝ)
7		nn0re 11301	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (#‘𝑉) ∈ ℝ)
8	4, 6, 7	3jca 1242	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (0 ∈ ℝ ∧ 3 ∈ ℝ ∧ (#‘𝑉) ∈ ℝ))
9	8	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (0 ∈ ℝ ∧ 3 ∈ ℝ ∧ (#‘𝑉) ∈ ℝ))
10		3pos 11114	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 0 < 3
11	10	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 0 < 3)
12		simpr 477	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 3 < (#‘𝑉))
13		lttr 10114	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 3 ∈ ℝ ∧ (#‘𝑉) ∈ ℝ) → ((0 < 3 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 0 < (#‘𝑉)))
14	13	imp 445	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((0 ∈ ℝ ∧ 3 ∈ ℝ ∧ (#‘𝑉) ∈ ℝ) ∧ (0 < 3 ∧ 3 < (#‘𝑉))) → 0 < (#‘𝑉))
15	9, 11, 12, 14	syl12anc 1324	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 0 < (#‘𝑉))
16	15	ex 450	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (3 < (#‘𝑉) → 0 < (#‘𝑉)))
17		ltne 10134	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 0 < (#‘𝑉)) → (#‘𝑉) ≠ 0)
18	4, 16, 17	syl6an 568	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (3 < (#‘𝑉) → (#‘𝑉) ≠ 0))
19		hasheq0 13154	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑉 ∈ Fin → ((#‘𝑉) = 0 ↔ 𝑉 = ∅))
20	19	necon3bid 2838	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑉 ∈ Fin → ((#‘𝑉) ≠ 0 ↔ 𝑉 ≠ ∅))
21	20	biimpcd 239	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((#‘𝑉) ≠ 0 → (𝑉 ∈ Fin → 𝑉 ≠ ∅))
22	18, 21	syl6 35	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (3 < (#‘𝑉) → (𝑉 ∈ Fin → 𝑉 ≠ ∅)))
23	22	com23 86	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (𝑉 ∈ Fin → (3 < (#‘𝑉) → 𝑉 ≠ ∅)))
24	3, 23	mpcom 38	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 ∈ Fin → (3 < (#‘𝑉) → 𝑉 ≠ ∅))
25	24	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ FriendGraph → (𝑉 ∈ Fin → (3 < (#‘𝑉) → 𝑉 ≠ ∅)))
26	25	3imp 1256	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 𝑉 ≠ ∅)
27	1, 2, 26	3jca 1242	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 𝑉 ≠ ∅))
28	27	ad2antrl 764	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 RegUSGraph 𝑘 ∧ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)) → (𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 𝑉 ≠ ∅))
29		simpl 473	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 RegUSGraph 𝑘 ∧ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)) → 𝐺 RegUSGraph 𝑘)
30		frgrreggt1.v	. . . . . . 7 ⊢ 𝑉 = (Vtx‘𝐺)
31	30	frgrregord13 27254	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 𝑉 ≠ ∅) ∧ 𝐺 RegUSGraph 𝑘) → ((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3))
32	28, 29, 31	syl2anc 693	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 RegUSGraph 𝑘 ∧ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)) → ((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3))
33		1red 10055	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 1 ∈ ℝ)
34	5	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 3 ∈ ℝ)
35	7	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (#‘𝑉) ∈ ℝ)
36		1lt3 11196	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 1 < 3
37	36	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 1 < 3)
38	33, 34, 35, 37, 12	lttrd 10198	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → 1 < (#‘𝑉))
39	33, 38	gtned 10172	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (#‘𝑉) ≠ 1)
40		eqneqall 2805	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((#‘𝑉) = 1 → ((#‘𝑉) ≠ 1 → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
41	39, 40	syl5com 31	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → ((#‘𝑉) = 1 → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
42		ltne 10134	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((3 ∈ ℝ ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (#‘𝑉) ≠ 3)
43	6, 42	sylan 488	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (#‘𝑉) ≠ 3)
44		eqneqall 2805	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((#‘𝑉) = 3 → ((#‘𝑉) ≠ 3 → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
45	43, 44	syl5com 31	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → ((#‘𝑉) = 3 → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
46	41, 45	jaod 395	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((#‘𝑉) ∈ ℕ0 ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
47	46	ex 450	. . . . . . . . 9 ⊢ ((#‘𝑉) ∈ ℕ0 → (3 < (#‘𝑉) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)))
48	3, 47	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 ∈ Fin → (3 < (#‘𝑉) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)))
49	48	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ∈ FriendGraph → (𝑉 ∈ Fin → (3 < (#‘𝑉) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))))
50	49	3imp 1256	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
51	50	ad2antrl 764	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 RegUSGraph 𝑘 ∧ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)) → (((#‘𝑉) = 1 ∨ (#‘𝑉) = 3) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
52	32, 51	mpd 15	. . . 4 ⊢ ((𝐺 RegUSGraph 𝑘 ∧ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)
53	52	ex 450	. . 3 ⊢ (𝐺 RegUSGraph 𝑘 → (((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
54		ax-1 6	. . 3 ⊢ (¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘 → (((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘))
55	53, 54	pm2.61i 176	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)
56	55	ralrimiva 2966	1 ⊢ ((𝐺 ∈ FriendGraph ∧ 𝑉 ∈ Fin ∧ 3 < (#‘𝑉)) → ∀𝑘 ∈ ℕ0 ¬ 𝐺 RegUSGraph 𝑘)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∨ wo 383   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037   = wceq 1483   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∀wral 2912  ∅c0 3915   class class class wbr 4653  ‘cfv 5888  Fincfn 7955  ℝcr 9935  0cc0 9936  1c1 9937   < clt 10074  3c3 11071  ℕ₀cn0 11292  #chash 13117  Vtxcvtx 25874   RegUSGraph crusgr 26452   FriendGraph cfrgr 27120

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-inf2 8538  ax-ac2 9285  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  ax-pre-sup 10014

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-fal 1489  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-rmo 2920  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-disj 4621  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-se 5074  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-isom 5897  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-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-ec 7744  df-qs 7748  df-map 7859  df-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-oi 8415  df-card 8765  df-ac 8939  df-cda 8990  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-xnn0 11364  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-xadd 11947  df-ico 12181  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-word 13299  df-lsw 13300  df-concat 13301  df-s1 13302  df-substr 13303  df-reps 13306  df-csh 13535  df-s2 13593  df-s3 13594  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-sum 14417  df-dvds 14984  df-gcd 15217  df-prm 15386  df-phi 15471  df-vtx 25876  df-iedg 25877  df-edg 25940  df-uhgr 25953  df-ushgr 25954  df-upgr 25977  df-umgr 25978  df-uspgr 26045  df-usgr 26046  df-fusgr 26209  df-nbgr 26228  df-vtxdg 26362  df-rgr 26453  df-rusgr 26454  df-wlks 26495  df-wlkson 26496  df-trls 26589  df-trlson 26590  df-pths 26612  df-spths 26613  df-pthson 26614  df-spthson 26615  df-wwlks 26722  df-wwlksn 26723  df-wwlksnon 26724  df-wspthsn 26725  df-wspthsnon 26726  df-clwwlks 26877  df-clwwlksn 26878  df-conngr 27047  df-frgr 27121

This theorem is referenced by:  friendshipgt3  27256