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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