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Theorem natoppf

Description: A natural transformation is natural between opposite functors. (Contributed by Zhi Wang, 18-Nov-2025)

Ref Expression
Hypotheses natoppf.o ⊢ O = oppCat ⁡ C
natoppf.p ⊢ P = oppCat ⁡ D
natoppf.n ⊢ N = C Nat D
natoppf.m ⊢ M = O Nat P
natoppf.a ⊢ φ → A ∈ F G N K L
Assertion natoppf ⊢ φ → A ∈ K tpos L M F tpos G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 natoppf.o ⊢ O = oppCat ⁡ C
2 natoppf.p ⊢ P = oppCat ⁡ D
3 natoppf.n ⊢ N = C Nat D
4 natoppf.m ⊢ M = O Nat P
5 natoppf.a ⊢ φ → A ∈ F G N K L
6 eqid ⊢ Base C = Base C
7 1 6 oppcbas ⊢ Base C = Base O
8 eqid ⊢ Hom ⁡ O = Hom ⁡ O
9 eqid ⊢ Hom ⁡ P = Hom ⁡ P
10 eqid ⊢ comp ⁡ P = comp ⁡ P
11 3 5 natrcl3 ⊢ φ → K C Func D L
12 1 2 11 funcoppc ⊢ φ → K O Func P tpos L
13 3 5 natrcl2 ⊢ φ → F C Func D G
14 1 2 13 funcoppc ⊢ φ → F O Func P tpos G
15 3 5 6 natfn ⊢ φ → A Fn Base C
16 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C → A ∈ F G N K L
17 eqid ⊢ Hom ⁡ D = Hom ⁡ D
18 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C → x ∈ Base C
19 3 16 6 17 18 natcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base C → A ⁡ x ∈ F ⁡ x Hom ⁡ D K ⁡ x
20 17 2 oppchom ⊢ K ⁡ x Hom ⁡ P F ⁡ x = F ⁡ x Hom ⁡ D K ⁡ x
21 19 20 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ x ∈ Base C → A ⁡ x ∈ K ⁡ x Hom ⁡ P F ⁡ x
22 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → A ∈ F G N K L
23 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
24 eqid ⊢ comp ⁡ D = comp ⁡ D
25 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → y ∈ Base C
26 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → x ∈ Base C
27 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → m ∈ x Hom ⁡ O y
28 23 1 oppchom ⊢ x Hom ⁡ O y = y Hom ⁡ C x
29 27 28 eleqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → m ∈ y Hom ⁡ C x
30 3 22 6 23 24 25 26 29 nati ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → A ⁡ x F ⁡ y F ⁡ x comp ⁡ D K ⁡ x y G x ⁡ m = y L x ⁡ m F ⁡ y K ⁡ y comp ⁡ D K ⁡ x A ⁡ y
31 eqid ⊢ Base D = Base D
32 6 31 11 funcf1 ⊢ φ → K : Base C ⟶ Base D
33 32 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → K : Base C ⟶ Base D
34 33 26 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → K ⁡ x ∈ Base D
35 6 31 13 funcf1 ⊢ φ → F : Base C ⟶ Base D
36 35 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → F : Base C ⟶ Base D
37 36 26 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → F ⁡ x ∈ Base D
38 36 25 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → F ⁡ y ∈ Base D
39 31 24 2 34 37 38 oppcco ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → y G x ⁡ m K ⁡ x F ⁡ x comp ⁡ P F ⁡ y A ⁡ x = A ⁡ x F ⁡ y F ⁡ x comp ⁡ D K ⁡ x y G x ⁡ m
40 33 25 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → K ⁡ y ∈ Base D
41 31 24 2 34 40 38 oppcco ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → A ⁡ y K ⁡ x K ⁡ y comp ⁡ P F ⁡ y y L x ⁡ m = y L x ⁡ m F ⁡ y K ⁡ y comp ⁡ D K ⁡ x A ⁡ y
42 30 39 41 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → A ⁡ y K ⁡ x K ⁡ y comp ⁡ P F ⁡ y y L x ⁡ m = y G x ⁡ m K ⁡ x F ⁡ x comp ⁡ P F ⁡ y A ⁡ x
43 ovtpos ⊢ x tpos L y = y L x
44 43 fveq1i ⊢ x tpos L y ⁡ m = y L x ⁡ m
45 44 oveq2i ⊢ A ⁡ y K ⁡ x K ⁡ y comp ⁡ P F ⁡ y x tpos L y ⁡ m = A ⁡ y K ⁡ x K ⁡ y comp ⁡ P F ⁡ y y L x ⁡ m
46 ovtpos ⊢ x tpos G y = y G x
47 46 fveq1i ⊢ x tpos G y ⁡ m = y G x ⁡ m
48 47 oveq1i ⊢ x tpos G y ⁡ m K ⁡ x F ⁡ x comp ⁡ P F ⁡ y A ⁡ x = y G x ⁡ m K ⁡ x F ⁡ x comp ⁡ P F ⁡ y A ⁡ x
49 42 45 48 3eqtr4g ⊢ φ ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ m ∈ x Hom ⁡ O y → A ⁡ y K ⁡ x K ⁡ y comp ⁡ P F ⁡ y x tpos L y ⁡ m = x tpos G y ⁡ m K ⁡ x F ⁡ x comp ⁡ P F ⁡ y A ⁡ x
50 4 7 8 9 10 12 14 15 21 49 isnatd ⊢ φ → A ∈ K tpos L M F tpos G