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Theorem isepi

Description: Definition of an epimorphism in a category. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses isepi.b ⊢ B = Base C
isepi.h ⊢ H = Hom ⁡ C
isepi.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
isepi.e ⊢ E = Epi ⁡ C
isepi.c ⊢ φ → C ∈ Cat
isepi.x ⊢ φ → X ∈ B
isepi.y ⊢ φ → Y ∈ B
Assertion isepi ⊢ φ → F ∈ X E Y ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isepi.b ⊢ B = Base C
2 isepi.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 isepi.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
4 isepi.e ⊢ E = Epi ⁡ C
5 isepi.c ⊢ φ → C ∈ Cat
6 isepi.x ⊢ φ → X ∈ B
7 isepi.y ⊢ φ → Y ∈ B
8 eqid ⊢ oppCat ⁡ C = oppCat ⁡ C
9 8 1 oppcbas ⊢ B = Base oppCat ⁡ C
10 eqid ⊢ Hom ⁡ oppCat ⁡ C = Hom ⁡ oppCat ⁡ C
11 eqid ⊢ comp ⁡ oppCat ⁡ C = comp ⁡ oppCat ⁡ C
12 eqid ⊢ Mono ⁡ oppCat ⁡ C = Mono ⁡ oppCat ⁡ C
13 8 oppccat ⊢ C ∈ Cat → oppCat ⁡ C ∈ Cat
14 5 13 syl ⊢ φ → oppCat ⁡ C ∈ Cat
15 9 10 11 12 14 7 6 ismon ⊢ φ → F ∈ Y Mono ⁡ oppCat ⁡ C X ↔ F ∈ Y Hom ⁡ oppCat ⁡ C X ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g -1
16 8 5 12 4 oppcmon ⊢ φ → Y Mono ⁡ oppCat ⁡ C X = X E Y
17 16 eleq2d ⊢ φ → F ∈ Y Mono ⁡ oppCat ⁡ C X ↔ F ∈ X E Y
18 2 8 oppchom ⊢ Y Hom ⁡ oppCat ⁡ C X = X H Y
19 18 a1i ⊢ φ → Y Hom ⁡ oppCat ⁡ C X = X H Y
20 19 eleq2d ⊢ φ → F ∈ Y Hom ⁡ oppCat ⁡ C X ↔ F ∈ X H Y
21 2 8 oppchom ⊢ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y = Y H z
22 21 a1i ⊢ φ ∧ z ∈ B → z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y = Y H z
23 simpr ⊢ φ ∧ z ∈ B → z ∈ B
24 7 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ B → Y ∈ B
25 6 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ B → X ∈ B
26 1 3 8 23 24 25 oppcco ⊢ φ ∧ z ∈ B → F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g = g X Y · ˙ z F
27 22 26 mpteq12dv ⊢ φ ∧ z ∈ B → g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g = g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F
28 27 cnveqd ⊢ φ ∧ z ∈ B → g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g -1 = g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1
29 28 funeqd ⊢ φ ∧ z ∈ B → Fun ⁡ g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g -1 ↔ Fun ⁡ g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1
30 29 ralbidva ⊢ φ → ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g -1 ↔ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1
31 20 30 anbi12d ⊢ φ → F ∈ Y Hom ⁡ oppCat ⁡ C X ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z Hom ⁡ oppCat ⁡ C Y ⟼ F z Y comp ⁡ oppCat ⁡ C X g -1 ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1
32 15 17 31 3bitr3d ⊢ φ → F ∈ X E Y ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ Y H z ⟼ g X Y · ˙ z F -1