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Theorem infsubc2

Description: The intersection of two subcategories is a subcategory. (Contributed by Zhi Wang, 31-Oct-2025)

Ref Expression
Assertion infsubc2 ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → x ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B , y ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B ⟼ x A y ∩ x B y ∈ Subcat ⁡ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prnzg ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C → A B ≠ ∅
2 1 adantr ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → A B ≠ ∅
3 simpll ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → A ∈ Subcat ⁡ C
4 eqid ⊢ Hom 𝑓 ⁡ C = Hom 𝑓 ⁡ C
5 3 4 subcssc ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → A ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
6 breq1 ⊢ w = A → w ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C ↔ A ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
7 5 6 syl5ibrcom ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → w = A → w ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
8 simplr ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → B ∈ Subcat ⁡ C
9 8 4 subcssc ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → B ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
10 breq1 ⊢ w = B → w ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C ↔ B ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
11 9 10 syl5ibrcom ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → w = B → w ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
12 elpri ⊢ w ∈ A B → w = A ∨ w = B
13 12 adantl ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → w = A ∨ w = B
14 7 11 13 mpjaod ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → w ⊆ cat Hom 𝑓 ⁡ C
15 iinfprg ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → z ∈ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ B ⟼ A ⁡ z ∩ B ⁡ z = z ∈ ⋂ w ∈ A B dom ⁡ w ⟼ ⋂ w ∈ A B w ⁡ z
16 eqidd ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C ∧ w ∈ A B → dom ⁡ dom ⁡ w = dom ⁡ dom ⁡ w
17 nfv ⊢ Ⅎ w A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C
18 2 14 15 16 17 iinfssclem1 ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → z ∈ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ B ⟼ A ⁡ z ∩ B ⁡ z = x ∈ ⋂ w ∈ A B dom ⁡ dom ⁡ w , y ∈ ⋂ w ∈ A B dom ⁡ dom ⁡ w ⟼ ⋂ w ∈ A B x w y
19 dmeq ⊢ w = A → dom ⁡ w = dom ⁡ A
20 19 dmeqd ⊢ w = A → dom ⁡ dom ⁡ w = dom ⁡ dom ⁡ A
21 dmeq ⊢ w = B → dom ⁡ w = dom ⁡ B
22 21 dmeqd ⊢ w = B → dom ⁡ dom ⁡ w = dom ⁡ dom ⁡ B
23 20 22 iinxprg ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → ⋂ w ∈ A B dom ⁡ dom ⁡ w = dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B
24 oveq ⊢ w = A → x w y = x A y
25 oveq ⊢ w = B → x w y = x B y
26 24 25 iinxprg ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → ⋂ w ∈ A B x w y = x A y ∩ x B y
27 23 23 26 mpoeq123dv ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → x ∈ ⋂ w ∈ A B dom ⁡ dom ⁡ w , y ∈ ⋂ w ∈ A B dom ⁡ dom ⁡ w ⟼ ⋂ w ∈ A B x w y = x ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B , y ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B ⟼ x A y ∩ x B y
28 18 27 eqtrd ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → z ∈ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ B ⟼ A ⁡ z ∩ B ⁡ z = x ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B , y ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B ⟼ x A y ∩ x B y
29 infsubc ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → z ∈ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ B ⟼ A ⁡ z ∩ B ⁡ z ∈ Subcat ⁡ C
30 28 29 eqeltrrd ⊢ A ∈ Subcat ⁡ C ∧ B ∈ Subcat ⁡ C → x ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B , y ∈ dom ⁡ dom ⁡ A ∩ dom ⁡ dom ⁡ B ⟼ x A y ∩ x B y ∈ Subcat ⁡ C