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Theorem fuccocl

Description: The composition of two natural transformations is a natural transformation. Remark 6.14(a) in Adamek p. 87. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses fuccocl.q Q = C FuncCat D
fuccocl.n N = C Nat D
fuccocl.x ˙ = comp Q
fuccocl.r φ R F N G
fuccocl.s φ S G N H
Assertion fuccocl φ S F G ˙ H R F N H

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fuccocl.q Q = C FuncCat D
2 fuccocl.n N = C Nat D
3 fuccocl.x ˙ = comp Q
4 fuccocl.r φ R F N G
5 fuccocl.s φ S G N H
6 eqid Base C = Base C
7 eqid comp D = comp D
8 1 2 6 7 3 4 5 fucco φ S F G ˙ H R = x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x
9 eqid Base D = Base D
10 eqid Hom D = Hom D
11 2 natrcl R F N G F C Func D G C Func D
12 4 11 syl φ F C Func D G C Func D
13 12 simpld φ F C Func D
14 funcrcl F C Func D C Cat D Cat
15 13 14 syl φ C Cat D Cat
16 15 simprd φ D Cat
17 16 adantr φ x Base C D Cat
18 relfunc Rel C Func D
19 1st2ndbr Rel C Func D F C Func D 1 st F C Func D 2 nd F
20 18 13 19 sylancr φ 1 st F C Func D 2 nd F
21 6 9 20 funcf1 φ 1 st F : Base C Base D
22 21 ffvelrnda φ x Base C 1 st F x Base D
23 2 natrcl S G N H G C Func D H C Func D
24 5 23 syl φ G C Func D H C Func D
25 24 simpld φ G C Func D
26 1st2ndbr Rel C Func D G C Func D 1 st G C Func D 2 nd G
27 18 25 26 sylancr φ 1 st G C Func D 2 nd G
28 6 9 27 funcf1 φ 1 st G : Base C Base D
29 28 ffvelrnda φ x Base C 1 st G x Base D
30 24 simprd φ H C Func D
31 1st2ndbr Rel C Func D H C Func D 1 st H C Func D 2 nd H
32 18 30 31 sylancr φ 1 st H C Func D 2 nd H
33 6 9 32 funcf1 φ 1 st H : Base C Base D
34 33 ffvelrnda φ x Base C 1 st H x Base D
35 2 4 nat1st2nd φ R 1 st F 2 nd F N 1 st G 2 nd G
36 35 adantr φ x Base C R 1 st F 2 nd F N 1 st G 2 nd G
37 simpr φ x Base C x Base C
38 2 36 6 10 37 natcl φ x Base C R x 1 st F x Hom D 1 st G x
39 2 5 nat1st2nd φ S 1 st G 2 nd G N 1 st H 2 nd H
40 39 adantr φ x Base C S 1 st G 2 nd G N 1 st H 2 nd H
41 2 40 6 10 37 natcl φ x Base C S x 1 st G x Hom D 1 st H x
42 9 10 7 17 22 29 34 38 41 catcocl φ x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x 1 st F x Hom D 1 st H x
43 42 ralrimiva φ x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x 1 st F x Hom D 1 st H x
44 fvex Base C V
45 mptelixpg Base C V x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x x Base C 1 st F x Hom D 1 st H x x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x 1 st F x Hom D 1 st H x
46 44 45 ax-mp x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x x Base C 1 st F x Hom D 1 st H x x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x 1 st F x Hom D 1 st H x
47 43 46 sylibr φ x Base C S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x x Base C 1 st F x Hom D 1 st H x
48 8 47 eqeltrd φ S F G ˙ H R x Base C 1 st F x Hom D 1 st H x
49 16 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y D Cat
50 21 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st F : Base C Base D
51 simpr1 φ x Base C y Base C f x Hom C y x Base C
52 50 51 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st F x Base D
53 simpr2 φ x Base C y Base C f x Hom C y y Base C
54 50 53 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st F y Base D
55 28 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st G : Base C Base D
56 55 53 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st G y Base D
57 eqid Hom C = Hom C
58 20 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st F C Func D 2 nd F
59 6 57 10 58 51 53 funcf2 φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd F y : x Hom C y 1 st F x Hom D 1 st F y
60 simpr3 φ x Base C y Base C f x Hom C y f x Hom C y
61 59 60 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd F y f 1 st F x Hom D 1 st F y
62 35 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y R 1 st F 2 nd F N 1 st G 2 nd G
63 2 62 6 10 53 natcl φ x Base C y Base C f x Hom C y R y 1 st F y Hom D 1 st G y
64 33 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st H : Base C Base D
65 64 53 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st H y Base D
66 39 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y S 1 st G 2 nd G N 1 st H 2 nd H
67 2 66 6 10 53 natcl φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st G y Hom D 1 st H y
68 9 10 7 49 52 54 56 61 63 65 67 catass φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st F y 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = S y 1 st F x 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st G y x 2 nd F y f
69 2 62 6 57 7 51 53 60 nati φ x Base C y Base C f x Hom C y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st G y x 2 nd F y f = x 2 nd G y f 1 st F x 1 st G x comp D 1 st G y R x
70 69 oveq2d φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st F x 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st G y x 2 nd F y f = S y 1 st F x 1 st G y comp D 1 st H y x 2 nd G y f 1 st F x 1 st G x comp D 1 st G y R x
71 55 51 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st G x Base D
72 2 62 6 10 51 natcl φ x Base C y Base C f x Hom C y R x 1 st F x Hom D 1 st G x
73 27 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st G C Func D 2 nd G
74 6 57 10 73 51 53 funcf2 φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd G y : x Hom C y 1 st G x Hom D 1 st G y
75 74 60 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd G y f 1 st G x Hom D 1 st G y
76 9 10 7 49 52 71 56 72 75 65 67 catass φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st G x 1 st G y comp D 1 st H y x 2 nd G y f 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H y R x = S y 1 st F x 1 st G y comp D 1 st H y x 2 nd G y f 1 st F x 1 st G x comp D 1 st G y R x
77 2 66 6 57 7 51 53 60 nati φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st G x 1 st G y comp D 1 st H y x 2 nd G y f = x 2 nd H y f 1 st G x 1 st H x comp D 1 st H y S x
78 77 oveq1d φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st G x 1 st G y comp D 1 st H y x 2 nd G y f 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H y R x = x 2 nd H y f 1 st G x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H y R x
79 70 76 78 3eqtr2d φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st F x 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st G y x 2 nd F y f = x 2 nd H y f 1 st G x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H y R x
80 64 51 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st H x Base D
81 2 66 6 10 51 natcl φ x Base C y Base C f x Hom C y S x 1 st G x Hom D 1 st H x
82 32 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y 1 st H C Func D 2 nd H
83 6 57 10 82 51 53 funcf2 φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd H y : x Hom C y 1 st H x Hom D 1 st H y
84 83 60 ffvelrnd φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd H y f 1 st H x Hom D 1 st H y
85 9 10 7 49 52 71 80 72 81 65 84 catass φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd H y f 1 st G x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H y R x = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x
86 68 79 85 3eqtrd φ x Base C y Base C f x Hom C y S y 1 st F y 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x
87 4 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y R F N G
88 5 adantr φ x Base C y Base C f x Hom C y S G N H
89 1 2 6 7 3 87 88 53 fuccoval φ x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R y = S y 1 st F y 1 st G y comp D 1 st H y R y
90 89 oveq1d φ x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = S y 1 st F y 1 st G y comp D 1 st H y R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f
91 1 2 6 7 3 87 88 51 fuccoval φ x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R x = S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x
92 91 oveq2d φ x Base C y Base C f x Hom C y x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S F G ˙ H R x = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S x 1 st F x 1 st G x comp D 1 st H x R x
93 86 90 92 3eqtr4d φ x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S F G ˙ H R x
94 93 ralrimivvva φ x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S F G ˙ H R x
95 2 6 57 10 7 13 30 isnat2 φ S F G ˙ H R F N H S F G ˙ H R x Base C 1 st F x Hom D 1 st H x x Base C y Base C f x Hom C y S F G ˙ H R y 1 st F x 1 st F y comp D 1 st H y x 2 nd F y f = x 2 nd H y f 1 st F x 1 st H x comp D 1 st H y S F G ˙ H R x
96 48 94 95 mpbir2and φ S F G ˙ H R F N H