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Theorem invfuc

Description: If V ( x ) is an inverse to U ( x ) for each x , and U is a natural transformation, then V is also a natural transformation, and they are inverse in the functor category. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses fuciso.q ⊢ Q = C FuncCat D
fuciso.b ⊢ B = Base C
fuciso.n ⊢ N = C Nat D
fuciso.f ⊢ φ → F ∈ C Func D
fuciso.g ⊢ φ → G ∈ C Func D
fucinv.i ⊢ I = Inv ⁡ Q
fucinv.j ⊢ J = Inv ⁡ D
invfuc.u ⊢ φ → U ∈ F N G
invfuc.v ⊢ φ ∧ x ∈ B → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x X
Assertion invfuc ⊢ φ → U F I G x ∈ B ⟼ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fuciso.q ⊢ Q = C FuncCat D
2 fuciso.b ⊢ B = Base C
3 fuciso.n ⊢ N = C Nat D
4 fuciso.f ⊢ φ → F ∈ C Func D
5 fuciso.g ⊢ φ → G ∈ C Func D
6 fucinv.i ⊢ I = Inv ⁡ Q
7 fucinv.j ⊢ J = Inv ⁡ D
8 invfuc.u ⊢ φ → U ∈ F N G
9 invfuc.v ⊢ φ ∧ x ∈ B → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x X
10 eqid ⊢ Base D = Base D
11 funcrcl ⊢ F ∈ C Func D → C ∈ Cat ∧ D ∈ Cat
12 4 11 syl ⊢ φ → C ∈ Cat ∧ D ∈ Cat
13 12 simprd ⊢ φ → D ∈ Cat
14 13 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → D ∈ Cat
15 relfunc ⊢ Rel ⁡ C Func D
16 1st2ndbr ⊢ Rel ⁡ C Func D ∧ F ∈ C Func D → 1 st ⁡ F C Func D 2 nd ⁡ F
17 15 4 16 sylancr ⊢ φ → 1 st ⁡ F C Func D 2 nd ⁡ F
18 2 10 17 funcf1 ⊢ φ → 1 st ⁡ F : B ⟶ Base D
19 18 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ B → 1 st ⁡ F ⁡ x ∈ Base D
20 1st2ndbr ⊢ Rel ⁡ C Func D ∧ G ∈ C Func D → 1 st ⁡ G C Func D 2 nd ⁡ G
21 15 5 20 sylancr ⊢ φ → 1 st ⁡ G C Func D 2 nd ⁡ G
22 2 10 21 funcf1 ⊢ φ → 1 st ⁡ G : B ⟶ Base D
23 22 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ B → 1 st ⁡ G ⁡ x ∈ Base D
24 eqid ⊢ Hom ⁡ D = Hom ⁡ D
25 10 7 14 19 23 24 invss ⊢ φ ∧ x ∈ B → 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x ⊆ 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x × 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
26 25 ssbrd ⊢ φ ∧ x ∈ B → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x X → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x × 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x X
27 9 26 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x × 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x X
28 brxp ⊢ U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x × 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x X ↔ U ⁡ x ∈ 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x ∧ X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
29 28 simprbi ⊢ U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ x × 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x X → X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
30 27 29 syl ⊢ φ ∧ x ∈ B → X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
31 30 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ B X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
32 2 fvexi ⊢ B ∈ V
33 mptelixpg ⊢ B ∈ V → x ∈ B ⟼ X ∈ ⨉ x ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x ↔ ∀ x ∈ B X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
34 32 33 ax-mp ⊢ x ∈ B ⟼ X ∈ ⨉ x ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x ↔ ∀ x ∈ B X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
35 31 34 sylibr ⊢ φ → x ∈ B ⟼ X ∈ ⨉ x ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x
36 fveq2 ⊢ x = y → 1 st ⁡ G ⁡ x = 1 st ⁡ G ⁡ y
37 fveq2 ⊢ x = y → 1 st ⁡ F ⁡ x = 1 st ⁡ F ⁡ y
38 36 37 oveq12d ⊢ x = y → 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x = 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y
39 38 cbvixpv ⊢ ⨉ x ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x = ⨉ y ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y
40 35 39 eleqtrdi ⊢ φ → x ∈ B ⟼ X ∈ ⨉ y ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y
41 simpr2 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → z ∈ B
42 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ B
43 eqid ⊢ x ∈ B ⟼ X = x ∈ B ⟼ X
44 43 fvmpt2 ⊢ x ∈ B ∧ X ∈ 1 st ⁡ G ⁡ x Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ x → x ∈ B ⟼ X ⁡ x = X
45 42 30 44 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ B ⟼ X ⁡ x = X
46 9 45 breqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ B → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x
47 46 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ B U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x
48 47 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → ∀ x ∈ B U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x
49 nfcv ⊢ Ⅎ _ x U ⁡ z
50 nfcv ⊢ Ⅎ _ x 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z
51 nffvmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ B ⟼ X ⁡ z
52 49 50 51 nfbr ⊢ Ⅎ x U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z
53 fveq2 ⊢ x = z → U ⁡ x = U ⁡ z
54 fveq2 ⊢ x = z → 1 st ⁡ F ⁡ x = 1 st ⁡ F ⁡ z
55 fveq2 ⊢ x = z → 1 st ⁡ G ⁡ x = 1 st ⁡ G ⁡ z
56 54 55 oveq12d ⊢ x = z → 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x = 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z
57 fveq2 ⊢ x = z → x ∈ B ⟼ X ⁡ x = x ∈ B ⟼ X ⁡ z
58 53 56 57 breq123d ⊢ x = z → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x ↔ U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z
59 52 58 rspc ⊢ z ∈ B → ∀ x ∈ B U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z
60 41 48 59 sylc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z
61 13 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → D ∈ Cat
62 18 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ F : B ⟶ Base D
63 62 41 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ F ⁡ z ∈ Base D
64 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ G : B ⟶ Base D
65 64 41 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ G ⁡ z ∈ Base D
66 eqid ⊢ Sect ⁡ D = Sect ⁡ D
67 10 7 61 63 65 66 isinv ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z J 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z ↔ U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z
68 60 67 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z
69 68 simpld ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z
70 eqid ⊢ comp ⁡ D = comp ⁡ D
71 eqid ⊢ Id ⁡ D = Id ⁡ D
72 10 24 70 71 66 61 63 65 issect ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ z ↔ U ⁡ z ∈ 1 st ⁡ F ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z ∈ 1 st ⁡ G ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ F ⁡ z
73 69 72 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z ∈ 1 st ⁡ F ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z ∈ 1 st ⁡ G ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ F ⁡ z
74 73 simp3d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ F ⁡ z
75 74 oveq1d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f
76 simpr1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y ∈ B
77 62 76 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ F ⁡ y ∈ Base D
78 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
79 17 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ F C Func D 2 nd ⁡ F
80 2 78 24 79 76 41 funcf2 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ F z : y Hom ⁡ C z ⟶ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z
81 simpr3 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → f ∈ y Hom ⁡ C z
82 80 81 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ F z ⁡ f ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z
83 10 24 71 61 77 70 63 82 catlid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = y 2 nd ⁡ F z ⁡ f
84 75 83 eqtr2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f
85 8 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ∈ F N G
86 3 85 nat1st2nd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ∈ 1 st ⁡ F 2 nd ⁡ F N 1 st ⁡ G 2 nd ⁡ G
87 3 86 2 24 41 natcl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z ∈ 1 st ⁡ F ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z
88 73 simp2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z ∈ 1 st ⁡ G ⁡ z Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z
89 10 24 70 61 77 63 65 82 87 63 88 catass ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f
90 3 86 2 78 70 76 41 81 nati ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y
91 90 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z U ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y
92 84 89 91 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ F z ⁡ f = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y
93 92 oveq1d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ F z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y
94 64 76 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ G ⁡ y ∈ Base D
95 nfcv ⊢ Ⅎ _ x U ⁡ y
96 nfcv ⊢ Ⅎ _ x 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y
97 nffvmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ B ⟼ X ⁡ y
98 95 96 97 nfbr ⊢ Ⅎ x U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
99 fveq2 ⊢ x = y → U ⁡ x = U ⁡ y
100 37 36 oveq12d ⊢ x = y → 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x = 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y
101 fveq2 ⊢ x = y → x ∈ B ⟼ X ⁡ x = x ∈ B ⟼ X ⁡ y
102 99 100 101 breq123d ⊢ x = y → U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x ↔ U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
103 98 102 rspc ⊢ y ∈ B → ∀ x ∈ B U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x → U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
104 76 48 103 sylc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
105 10 7 61 77 94 66 isinv ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y ↔ U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y U ⁡ y
106 104 105 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y ∧ x ∈ B ⟼ X ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y U ⁡ y
107 106 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y U ⁡ y
108 10 24 70 71 66 61 94 77 issect ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y Sect ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y U ⁡ y ↔ x ∈ B ⟼ X ⁡ y ∈ 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y ∧ U ⁡ y ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y ∧ U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ G ⁡ y
109 107 108 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ y ∈ 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y ∧ U ⁡ y ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y ∧ U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ G ⁡ y
110 109 simp1d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ y ∈ 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y
111 109 simp2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y
112 21 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → 1 st ⁡ G C Func D 2 nd ⁡ G
113 2 78 24 112 76 41 funcf2 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z : y Hom ⁡ C z ⟶ 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z
114 113 81 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f ∈ 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z
115 10 24 70 61 77 94 65 111 114 catcocl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z
116 10 24 70 61 94 77 65 110 115 63 88 catass ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y
117 3 86 2 24 76 natcl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y ∈ 1 st ⁡ F ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y
118 10 24 70 61 94 77 94 110 117 65 114 catass ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y = y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
119 109 simp3d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y = Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ G ⁡ y
120 119 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y = y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ G ⁡ y
121 10 24 71 61 94 70 65 114 catrid ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z Id ⁡ D ⁡ 1 st ⁡ G ⁡ y = y 2 nd ⁡ G z ⁡ f
122 118 120 121 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y = y 2 nd ⁡ G z ⁡ f
123 122 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f 1 st ⁡ F ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z U ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ G ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y = x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f
124 93 116 123 3eqtrrd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f = y 2 nd ⁡ F z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y
125 124 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ y ∈ B ∀ z ∈ B ∀ f ∈ y Hom ⁡ C z x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f = y 2 nd ⁡ F z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y
126 3 2 78 24 70 5 4 isnat2 ⊢ φ → x ∈ B ⟼ X ∈ G N F ↔ x ∈ B ⟼ X ∈ ⨉ y ∈ B 1 st ⁡ G ⁡ y Hom ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ y ∧ ∀ y ∈ B ∀ z ∈ B ∀ f ∈ y Hom ⁡ C z x ∈ B ⟼ X ⁡ z 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ G ⁡ z comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z y 2 nd ⁡ G z ⁡ f = y 2 nd ⁡ F z ⁡ f 1 st ⁡ G ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y comp ⁡ D 1 st ⁡ F ⁡ z x ∈ B ⟼ X ⁡ y
127 40 125 126 mpbir2and ⊢ φ → x ∈ B ⟼ X ∈ G N F
128 nfv ⊢ Ⅎ y U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x
129 128 98 102 cbvralw ⊢ ∀ x ∈ B U ⁡ x 1 st ⁡ F ⁡ x J 1 st ⁡ G ⁡ x x ∈ B ⟼ X ⁡ x ↔ ∀ y ∈ B U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
130 47 129 sylib ⊢ φ → ∀ y ∈ B U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
131 1 2 3 4 5 6 7 fucinv ⊢ φ → U F I G x ∈ B ⟼ X ↔ U ∈ F N G ∧ x ∈ B ⟼ X ∈ G N F ∧ ∀ y ∈ B U ⁡ y 1 st ⁡ F ⁡ y J 1 st ⁡ G ⁡ y x ∈ B ⟼ X ⁡ y
132 8 127 130 131 mpbir3and ⊢ φ → U F I G x ∈ B ⟼ X