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Theorem hof2fval

Description: The morphism part of the Hom functor, for morphisms <. f , g >. : <. X , Y >. --> <. Z , W >. (which since the first argument is contravariant means morphisms f : Z --> X and g : Y --> W ), yields a function (a morphism of SetCat ) mapping h : X --> Y to g o. h o. f : Z --> W . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses hofval.m M = Hom F C
hofval.c φ C Cat
hof1.b B = Base C
hof1.h H = Hom C
hof1.x φ X B
hof1.y φ Y B
hof2.z φ Z B
hof2.w φ W B
hof2.o · ˙ = comp C
Assertion hof2fval φ X Y 2 nd M Z W = f Z H X , g Y H W h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hofval.m M = Hom F C
2 hofval.c φ C Cat
3 hof1.b B = Base C
4 hof1.h H = Hom C
5 hof1.x φ X B
6 hof1.y φ Y B
7 hof2.z φ Z B
8 hof2.w φ W B
9 hof2.o · ˙ = comp C
10 1 2 3 4 9 hofval φ M = Hom 𝑓 C x B × B , y B × B f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f
11 fvex Hom 𝑓 C V
12 3 fvexi B V
13 12 12 xpex B × B V
14 13 13 mpoex x B × B , y B × B f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f V
15 11 14 op2ndd M = Hom 𝑓 C x B × B , y B × B f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f 2 nd M = x B × B , y B × B f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f
16 10 15 syl φ 2 nd M = x B × B , y B × B f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f
17 simprr φ x = X Y y = Z W y = Z W
18 17 fveq2d φ x = X Y y = Z W 1 st y = 1 st Z W
19 op1stg Z B W B 1 st Z W = Z
20 7 8 19 syl2anc φ 1 st Z W = Z
21 20 adantr φ x = X Y y = Z W 1 st Z W = Z
22 18 21 eqtrd φ x = X Y y = Z W 1 st y = Z
23 simprl φ x = X Y y = Z W x = X Y
24 23 fveq2d φ x = X Y y = Z W 1 st x = 1 st X Y
25 op1stg X B Y B 1 st X Y = X
26 5 6 25 syl2anc φ 1 st X Y = X
27 26 adantr φ x = X Y y = Z W 1 st X Y = X
28 24 27 eqtrd φ x = X Y y = Z W 1 st x = X
29 22 28 oveq12d φ x = X Y y = Z W 1 st y H 1 st x = Z H X
30 23 fveq2d φ x = X Y y = Z W 2 nd x = 2 nd X Y
31 op2ndg X B Y B 2 nd X Y = Y
32 5 6 31 syl2anc φ 2 nd X Y = Y
33 32 adantr φ x = X Y y = Z W 2 nd X Y = Y
34 30 33 eqtrd φ x = X Y y = Z W 2 nd x = Y
35 17 fveq2d φ x = X Y y = Z W 2 nd y = 2 nd Z W
36 op2ndg Z B W B 2 nd Z W = W
37 7 8 36 syl2anc φ 2 nd Z W = W
38 37 adantr φ x = X Y y = Z W 2 nd Z W = W
39 35 38 eqtrd φ x = X Y y = Z W 2 nd y = W
40 34 39 oveq12d φ x = X Y y = Z W 2 nd x H 2 nd y = Y H W
41 23 fveq2d φ x = X Y y = Z W H x = H X Y
42 df-ov X H Y = H X Y
43 41 42 eqtr4di φ x = X Y y = Z W H x = X H Y
44 22 28 opeq12d φ x = X Y y = Z W 1 st y 1 st x = Z X
45 44 39 oveq12d φ x = X Y y = Z W 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y = Z X · ˙ W
46 23 39 oveq12d φ x = X Y y = Z W x · ˙ 2 nd y = X Y · ˙ W
47 46 oveqd φ x = X Y y = Z W g x · ˙ 2 nd y h = g X Y · ˙ W h
48 eqidd φ x = X Y y = Z W f = f
49 45 47 48 oveq123d φ x = X Y y = Z W g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f = g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f
50 43 49 mpteq12dv φ x = X Y y = Z W h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f = h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f
51 29 40 50 mpoeq123dv φ x = X Y y = Z W f 1 st y H 1 st x , g 2 nd x H 2 nd y h H x g x · ˙ 2 nd y h 1 st y 1 st x · ˙ 2 nd y f = f Z H X , g Y H W h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f
52 5 6 opelxpd φ X Y B × B
53 7 8 opelxpd φ Z W B × B
54 ovex Z H X V
55 ovex Y H W V
56 54 55 mpoex f Z H X , g Y H W h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f V
57 56 a1i φ f Z H X , g Y H W h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f V
58 16 51 52 53 57 ovmpod φ X Y 2 nd M Z W = f Z H X , g Y H W h X H Y g X Y · ˙ W h Z X · ˙ W f