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Theorem catsubcat

Description: For any category C , C itself is a (full) subcategory of C , see example 4.3(1.b) in Adamek p. 48. (Contributed by AV, 23-Apr-2020)

Ref Expression
Assertion catsubcat ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C ∈ Subcat ⁡ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ssidd ⊢ C ∈ Cat → Base C ⊆ Base C
2 ssidd ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C → x Hom 𝑓 ⁡ C y ⊆ x Hom 𝑓 ⁡ C y
3 2 ralrimivva ⊢ C ∈ Cat → ∀ x ∈ Base C ∀ y ∈ Base C x Hom 𝑓 ⁡ C y ⊆ x Hom 𝑓 ⁡ C y
4 eqid ⊢ Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ C
5 eqid ⊢ Base C = Base C
6 4 5 homffn ⊢ Hom 𝑓 ⁡ C Fn Base C × Base C
7 6 a1i ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C Fn Base C × Base C
8 fvexd ⊢ C ∈ Cat → Base C ∈ V
9 7 7 8 isssc ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C ↔ Base C ⊆ Base C ∧ ∀ x ∈ Base C ∀ y ∈ Base C x Hom 𝑓 ⁡ C y ⊆ x Hom 𝑓 ⁡ C y
10 1 3 9 mpbir2and ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
11 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
12 eqid ⊢ Id ⁡ C = Id ⁡ C
13 simpl ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → C ∈ Cat
14 simpr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → x ∈ Base C
15 5 11 12 13 14 catidcl ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → Id ⁡ C ⁡ x ∈ x Hom ⁡ C x
16 4 5 11 14 14 homfval ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → x Hom 𝑓 ⁡ C x = x Hom ⁡ C x
17 15 16 eleqtrrd ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → Id ⁡ C ⁡ x ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C x
18 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
19 13 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → C ∈ Cat
20 19 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → C ∈ Cat
21 14 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → x ∈ Base C
22 21 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → x ∈ Base C
23 simpl ⊢ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → y ∈ Base C
24 23 adantl ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → y ∈ Base C
25 24 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → y ∈ Base C
26 simpr ⊢ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → z ∈ Base C
27 26 adantl ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → z ∈ Base C
28 27 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → z ∈ Base C
29 4 5 11 21 24 homfval ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → x Hom 𝑓 ⁡ C y = x Hom ⁡ C y
30 29 eleq2d ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ↔ f ∈ x Hom ⁡ C y
31 30 biimpcd ⊢ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y → C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → f ∈ x Hom ⁡ C y
32 31 adantr ⊢ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → f ∈ x Hom ⁡ C y
33 32 impcom ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → f ∈ x Hom ⁡ C y
34 4 5 11 24 27 homfval ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → y Hom 𝑓 ⁡ C z = y Hom ⁡ C z
35 34 eleq2d ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z ↔ g ∈ y Hom ⁡ C z
36 35 biimpd ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → g ∈ y Hom ⁡ C z
37 36 adantld ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → g ∈ y Hom ⁡ C z
38 37 imp ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → g ∈ y Hom ⁡ C z
39 5 11 18 20 22 25 28 33 38 catcocl ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom ⁡ C z
40 4 5 11 21 27 homfval ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → x Hom 𝑓 ⁡ C z = x Hom ⁡ C z
41 40 adantr ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → x Hom 𝑓 ⁡ C z = x Hom ⁡ C z
42 39 41 eleqtrrd ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∧ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z → g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
43 42 ralrimivva ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C → ∀ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∀ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
44 43 ralrimivva ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → ∀ y ∈ Base C ∀ z ∈ Base C ∀ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∀ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
45 17 44 jca ⊢ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → Id ⁡ C ⁡ x ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C x ∧ ∀ y ∈ Base C ∀ z ∈ Base C ∀ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∀ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
46 45 ralrimiva ⊢ C ∈ Cat → ∀ x ∈ Base C Id ⁡ C ⁡ x ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C x ∧ ∀ y ∈ Base C ∀ z ∈ Base C ∀ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∀ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
47 id ⊢ C ∈ Cat → C ∈ Cat
48 4 12 18 47 7 issubc2 ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C ∈ Subcat ⁡ C ↔ Hom 𝑓 ⁡ C ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C ∧ ∀ x ∈ Base C Id ⁡ C ⁡ x ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C x ∧ ∀ y ∈ Base C ∀ z ∈ Base C ∀ f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C y ∀ g ∈ y Hom 𝑓 ⁡ C z g x y comp ⁡ C z f ∈ x Hom 𝑓 ⁡ C z
49 10 46 48 mpbir2and ⊢ C ∈ Cat → Hom 𝑓 ⁡ C ∈ Subcat ⁡ C