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Theorem cidpropd

Description: Two structures with the same base, hom-sets and composition operation have the same identity function. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses catpropd.1 ⊢ φ → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
catpropd.2 ⊢ φ → comp 𝑓 ⁡ C = comp 𝑓 ⁡ D
catpropd.3 ⊢ φ → C ∈ V
catpropd.4 ⊢ φ → D ∈ W
Assertion cidpropd ⊢ φ → Id ⁡ C = Id ⁡ D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catpropd.1 ⊢ φ → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
2 catpropd.2 ⊢ φ → comp 𝑓 ⁡ C = comp 𝑓 ⁡ D
3 catpropd.3 ⊢ φ → C ∈ V
4 catpropd.4 ⊢ φ → D ∈ W
5 1 homfeqbas ⊢ φ → Base C = Base D
6 5 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → Base C = Base D
7 eqid ⊢ Base C = Base C
8 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
9 eqid ⊢ Hom ⁡ D = Hom ⁡ D
10 1 ad4antr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
11 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → y ∈ Base C
12 simpllr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → x ∈ Base C
13 7 8 9 10 11 12 homfeqval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → y Hom ⁡ C x = y Hom ⁡ D x
14 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
15 eqid ⊢ comp ⁡ D = comp ⁡ D
16 1 ad5antr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
17 2 ad5antr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → comp 𝑓 ⁡ C = comp 𝑓 ⁡ D
18 simplr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → y ∈ Base C
19 simp-4r ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → x ∈ Base C
20 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → f ∈ y Hom ⁡ C x
21 simpllr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → g ∈ x Hom ⁡ C x
22 7 8 14 15 16 17 18 19 19 20 21 comfeqval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → g y x comp ⁡ C x f = g y x comp ⁡ D x f
23 22 eqeq1d ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ y Hom ⁡ C x → g y x comp ⁡ C x f = f ↔ g y x comp ⁡ D x f = f
24 13 23 raleqbidva ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ↔ ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f
25 7 8 9 10 12 11 homfeqval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → x Hom ⁡ C y = x Hom ⁡ D y
26 10 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
27 2 ad5antr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → comp 𝑓 ⁡ C = comp 𝑓 ⁡ D
28 12 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → x ∈ Base C
29 simplr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → y ∈ Base C
30 simpllr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → g ∈ x Hom ⁡ C x
31 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → f ∈ x Hom ⁡ C y
32 7 8 14 15 26 27 28 28 29 30 31 comfeqval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → f x x comp ⁡ C y g = f x x comp ⁡ D y g
33 32 eqeq1d ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C ∧ f ∈ x Hom ⁡ C y → f x x comp ⁡ C y g = f ↔ f x x comp ⁡ D y g = f
34 25 33 raleqbidva ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f ↔ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
35 24 34 anbi12d ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x ∧ y ∈ Base C → ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f ↔ ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
36 35 ralbidva ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C ∧ g ∈ x Hom ⁡ C x → ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f ↔ ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
37 36 riotabidva ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f = ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
38 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ D
39 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → x ∈ Base C
40 7 8 9 38 39 39 homfeqval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → x Hom ⁡ C x = x Hom ⁡ D x
41 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → Base C = Base D
42 41 raleqdv ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f ↔ ∀ y ∈ Base D ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
43 40 42 riotaeqbidv ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f = ι g ∈ x Hom ⁡ D x | ∀ y ∈ Base D ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
44 37 43 eqtrd ⊢ φ ∧ C ∈ Cat ∧ x ∈ Base C → ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f = ι g ∈ x Hom ⁡ D x | ∀ y ∈ Base D ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
45 6 44 mpteq12dva ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → x ∈ Base C ⟼ ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f = x ∈ Base D ⟼ ι g ∈ x Hom ⁡ D x | ∀ y ∈ Base D ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
46 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → C ∈ Cat
47 eqid ⊢ Id ⁡ C = Id ⁡ C
48 7 8 14 46 47 cidfval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → Id ⁡ C = x ∈ Base C ⟼ ι g ∈ x Hom ⁡ C x | ∀ y ∈ Base C ∀ f ∈ y Hom ⁡ C x g y x comp ⁡ C x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ C y f x x comp ⁡ C y g = f
49 eqid ⊢ Base D = Base D
50 1 2 3 4 catpropd ⊢ φ → C ∈ Cat ↔ D ∈ Cat
51 50 biimpa ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → D ∈ Cat
52 eqid ⊢ Id ⁡ D = Id ⁡ D
53 49 9 15 51 52 cidfval ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → Id ⁡ D = x ∈ Base D ⟼ ι g ∈ x Hom ⁡ D x | ∀ y ∈ Base D ∀ f ∈ y Hom ⁡ D x g y x comp ⁡ D x f = f ∧ ∀ f ∈ x Hom ⁡ D y f x x comp ⁡ D y g = f
54 45 48 53 3eqtr4d ⊢ φ ∧ C ∈ Cat → Id ⁡ C = Id ⁡ D
55 simpr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → ¬ C ∈ Cat
56 cidffn ⊢ Id Fn Cat
57 56 fndmi ⊢ dom ⁡ Id = Cat
58 57 eleq2i ⊢ C ∈ dom ⁡ Id ↔ C ∈ Cat
59 55 58 sylnibr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → ¬ C ∈ dom ⁡ Id
60 ndmfv ⊢ ¬ C ∈ dom ⁡ Id → Id ⁡ C = ∅
61 59 60 syl ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → Id ⁡ C = ∅
62 57 eleq2i ⊢ D ∈ dom ⁡ Id ↔ D ∈ Cat
63 50 62 bitr4di ⊢ φ → C ∈ Cat ↔ D ∈ dom ⁡ Id
64 63 notbid ⊢ φ → ¬ C ∈ Cat ↔ ¬ D ∈ dom ⁡ Id
65 64 biimpa ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → ¬ D ∈ dom ⁡ Id
66 ndmfv ⊢ ¬ D ∈ dom ⁡ Id → Id ⁡ D = ∅
67 65 66 syl ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → Id ⁡ D = ∅
68 61 67 eqtr4d ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Cat → Id ⁡ C = Id ⁡ D
69 54 68 pm2.61dan ⊢ φ → Id ⁡ C = Id ⁡ D