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Theorem catcone0

Description: Composition of non-empty hom-sets is non-empty. (Contributed by Zhi Wang, 18-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses catcocl.b ⊢ B = Base C
catcocl.h ⊢ H = Hom ⁡ C
catcocl.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
catcocl.c ⊢ φ → C ∈ Cat
catcocl.x ⊢ φ → X ∈ B
catcocl.y ⊢ φ → Y ∈ B
catcocl.z ⊢ φ → Z ∈ B
catcone0.f ⊢ φ → X H Y ≠ ∅
catcone0.g ⊢ φ → Y H Z ≠ ∅
Assertion catcone0 ⊢ φ → X H Z ≠ ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catcocl.b ⊢ B = Base C
2 catcocl.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 catcocl.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
4 catcocl.c ⊢ φ → C ∈ Cat
5 catcocl.x ⊢ φ → X ∈ B
6 catcocl.y ⊢ φ → Y ∈ B
7 catcocl.z ⊢ φ → Z ∈ B
8 catcone0.f ⊢ φ → X H Y ≠ ∅
9 catcone0.g ⊢ φ → Y H Z ≠ ∅
10 n0 ⊢ X H Y ≠ ∅ ↔ ∃ f f ∈ X H Y
11 n0 ⊢ Y H Z ≠ ∅ ↔ ∃ g g ∈ Y H Z
12 10 11 anbi12i ⊢ X H Y ≠ ∅ ∧ Y H Z ≠ ∅ ↔ ∃ f f ∈ X H Y ∧ ∃ g g ∈ Y H Z
13 exdistrv ⊢ ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z ↔ ∃ f f ∈ X H Y ∧ ∃ g g ∈ Y H Z
14 12 13 sylbb2 ⊢ X H Y ≠ ∅ ∧ Y H Z ≠ ∅ → ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z
15 8 9 14 syl2anc ⊢ φ → ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z
16 15 ancli ⊢ φ → φ ∧ ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z
17 19.42vv ⊢ ∃ f ∃ g φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z ↔ φ ∧ ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z
18 17 biimpri ⊢ φ ∧ ∃ f ∃ g f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → ∃ f ∃ g φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z
19 4 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → C ∈ Cat
20 5 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → X ∈ B
21 6 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → Y ∈ B
22 7 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → Z ∈ B
23 simprl ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → f ∈ X H Y
24 simprr ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → g ∈ Y H Z
25 1 2 3 19 20 21 22 23 24 catcocl ⊢ φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → g X Y · ˙ Z f ∈ X H Z
26 25 2eximi ⊢ ∃ f ∃ g φ ∧ f ∈ X H Y ∧ g ∈ Y H Z → ∃ f ∃ g g X Y · ˙ Z f ∈ X H Z
27 ne0i ⊢ g X Y · ˙ Z f ∈ X H Z → X H Z ≠ ∅
28 27 exlimivv ⊢ ∃ f ∃ g g X Y · ˙ Z f ∈ X H Z → X H Z ≠ ∅
29 16 18 26 28 4syl ⊢ φ → X H Z ≠ ∅