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Theorem prfcl

Description: The pairing of functors F : C --> D and G : C --> D is a functor <. F , G >. : C --> ( D X. E ) . (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses prfcl.p P = F ⟨,⟩ F G
prfcl.t T = D × c E
prfcl.c φ F C Func D
prfcl.d φ G C Func E
Assertion prfcl φ P C Func T

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prfcl.p P = F ⟨,⟩ F G
2 prfcl.t T = D × c E
3 prfcl.c φ F C Func D
4 prfcl.d φ G C Func E
5 eqid Base C = Base C
6 eqid Hom C = Hom C
7 1 5 6 3 4 prfval φ P = x Base C 1 st F x 1 st G x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
8 fvex Base C V
9 8 mptex x Base C 1 st F x 1 st G x V
10 8 8 mpoex x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h V
11 9 10 op1std P = x Base C 1 st F x 1 st G x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h 1 st P = x Base C 1 st F x 1 st G x
12 7 11 syl φ 1 st P = x Base C 1 st F x 1 st G x
13 9 10 op2ndd P = x Base C 1 st F x 1 st G x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h 2 nd P = x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
14 7 13 syl φ 2 nd P = x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
15 12 14 opeq12d φ 1 st P 2 nd P = x Base C 1 st F x 1 st G x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
16 7 15 eqtr4d φ P = 1 st P 2 nd P
17 eqid Base D = Base D
18 eqid Base E = Base E
19 2 17 18 xpcbas Base D × Base E = Base T
20 eqid Hom T = Hom T
21 eqid Id C = Id C
22 eqid Id T = Id T
23 eqid comp C = comp C
24 eqid comp T = comp T
25 funcrcl F C Func D C Cat D Cat
26 3 25 syl φ C Cat D Cat
27 26 simpld φ C Cat
28 26 simprd φ D Cat
29 funcrcl G C Func E C Cat E Cat
30 4 29 syl φ C Cat E Cat
31 30 simprd φ E Cat
32 2 28 31 xpccat φ T Cat
33 relfunc Rel C Func D
34 1st2ndbr Rel C Func D F C Func D 1 st F C Func D 2 nd F
35 33 3 34 sylancr φ 1 st F C Func D 2 nd F
36 5 17 35 funcf1 φ 1 st F : Base C Base D
37 36 ffvelrnda φ x Base C 1 st F x Base D
38 relfunc Rel C Func E
39 1st2ndbr Rel C Func E G C Func E 1 st G C Func E 2 nd G
40 38 4 39 sylancr φ 1 st G C Func E 2 nd G
41 5 18 40 funcf1 φ 1 st G : Base C Base E
42 41 ffvelrnda φ x Base C 1 st G x Base E
43 37 42 opelxpd φ x Base C 1 st F x 1 st G x Base D × Base E
44 12 43 fmpt3d φ 1 st P : Base C Base D × Base E
45 eqid x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h = x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
46 ovex x Hom C y V
47 46 mptex h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h V
48 45 47 fnmpoi x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h Fn Base C × Base C
49 14 fneq1d φ 2 nd P Fn Base C × Base C x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h Fn Base C × Base C
50 48 49 mpbiri φ 2 nd P Fn Base C × Base C
51 14 oveqd φ x 2 nd P y = x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h y
52 45 ovmpt4g x Base C y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h V x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h y = h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
53 47 52 mp3an3 x Base C y Base C x x Base C , y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h y = h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
54 51 53 sylan9eq φ x Base C y Base C x 2 nd P y = h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h
55 eqid Hom D = Hom D
56 35 adantr φ x Base C y Base C 1 st F C Func D 2 nd F
57 simprl φ x Base C y Base C x Base C
58 simprr φ x Base C y Base C y Base C
59 5 6 55 56 57 58 funcf2 φ x Base C y Base C x 2 nd F y : x Hom C y 1 st F x Hom D 1 st F y
60 59 ffvelrnda φ x Base C y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h 1 st F x Hom D 1 st F y
61 eqid Hom E = Hom E
62 40 adantr φ x Base C y Base C 1 st G C Func E 2 nd G
63 5 6 61 62 57 58 funcf2 φ x Base C y Base C x 2 nd G y : x Hom C y 1 st G x Hom E 1 st G y
64 63 ffvelrnda φ x Base C y Base C h x Hom C y x 2 nd G y h 1 st G x Hom E 1 st G y
65 60 64 opelxpd φ x Base C y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h 1 st F x Hom D 1 st F y × 1 st G x Hom E 1 st G y
66 3 adantr φ x Base C y Base C F C Func D
67 4 adantr φ x Base C y Base C G C Func E
68 1 5 6 66 67 57 prf1 φ x Base C y Base C 1 st P x = 1 st F x 1 st G x
69 1 5 6 66 67 58 prf1 φ x Base C y Base C 1 st P y = 1 st F y 1 st G y
70 68 69 oveq12d φ x Base C y Base C 1 st P x Hom T 1 st P y = 1 st F x 1 st G x Hom T 1 st F y 1 st G y
71 37 adantrr φ x Base C y Base C 1 st F x Base D
72 42 adantrr φ x Base C y Base C 1 st G x Base E
73 36 ffvelrnda φ y Base C 1 st F y Base D
74 73 adantrl φ x Base C y Base C 1 st F y Base D
75 41 ffvelrnda φ y Base C 1 st G y Base E
76 75 adantrl φ x Base C y Base C 1 st G y Base E
77 2 17 18 55 61 71 72 74 76 20 xpchom2 φ x Base C y Base C 1 st F x 1 st G x Hom T 1 st F y 1 st G y = 1 st F x Hom D 1 st F y × 1 st G x Hom E 1 st G y
78 70 77 eqtrd φ x Base C y Base C 1 st P x Hom T 1 st P y = 1 st F x Hom D 1 st F y × 1 st G x Hom E 1 st G y
79 78 adantr φ x Base C y Base C h x Hom C y 1 st P x Hom T 1 st P y = 1 st F x Hom D 1 st F y × 1 st G x Hom E 1 st G y
80 65 79 eleqtrrd φ x Base C y Base C h x Hom C y x 2 nd F y h x 2 nd G y h 1 st P x Hom T 1 st P y
81 54 80 fmpt3d φ x Base C y Base C x 2 nd P y : x Hom C y 1 st P x Hom T 1 st P y
82 eqid Id D = Id D
83 35 adantr φ x Base C 1 st F C Func D 2 nd F
84 simpr φ x Base C x Base C
85 5 21 82 83 84 funcid φ x Base C x 2 nd F x Id C x = Id D 1 st F x
86 eqid Id E = Id E
87 40 adantr φ x Base C 1 st G C Func E 2 nd G
88 5 21 86 87 84 funcid φ x Base C x 2 nd G x Id C x = Id E 1 st G x
89 85 88 opeq12d φ x Base C x 2 nd F x Id C x x 2 nd G x Id C x = Id D 1 st F x Id E 1 st G x
90 3 adantr φ x Base C F C Func D
91 4 adantr φ x Base C G C Func E
92 27 adantr φ x Base C C Cat
93 5 6 21 92 84 catidcl φ x Base C Id C x x Hom C x
94 1 5 6 90 91 84 84 93 prf2 φ x Base C x 2 nd P x Id C x = x 2 nd F x Id C x x 2 nd G x Id C x
95 1 5 6 90 91 84 prf1 φ x Base C 1 st P x = 1 st F x 1 st G x
96 95 fveq2d φ x Base C Id T 1 st P x = Id T 1 st F x 1 st G x
97 28 adantr φ x Base C D Cat
98 31 adantr φ x Base C E Cat
99 2 97 98 17 18 82 86 22 37 42 xpcid φ x Base C Id T 1 st F x 1 st G x = Id D 1 st F x Id E 1 st G x
100 96 99 eqtrd φ x Base C Id T 1 st P x = Id D 1 st F x Id E 1 st G x
101 89 94 100 3eqtr4d φ x Base C x 2 nd P x Id C x = Id T 1 st P x
102 eqid comp D = comp D
103 35 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st F C Func D 2 nd F
104 simp21 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x Base C
105 simp22 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y Base C
106 simp23 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z z Base C
107 simp3l φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z f x Hom C y
108 simp3r φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z g y Hom C z
109 5 6 23 102 103 104 105 106 107 108 funcco φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd F z g x y comp C z f = y 2 nd F z g 1 st F x 1 st F y comp D 1 st F z x 2 nd F y f
110 eqid comp E = comp E
111 4 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z G C Func E
112 38 111 39 sylancr φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st G C Func E 2 nd G
113 5 6 23 110 112 104 105 106 107 108 funcco φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd G z g x y comp C z f = y 2 nd G z g 1 st G x 1 st G y comp E 1 st G z x 2 nd G y f
114 109 113 opeq12d φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd F z g x y comp C z f x 2 nd G z g x y comp C z f = y 2 nd F z g 1 st F x 1 st F y comp D 1 st F z x 2 nd F y f y 2 nd G z g 1 st G x 1 st G y comp E 1 st G z x 2 nd G y f
115 3 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z F C Func D
116 27 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z C Cat
117 5 6 23 116 104 105 106 107 108 catcocl φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z g x y comp C z f x Hom C z
118 1 5 6 115 111 104 106 117 prf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd P z g x y comp C z f = x 2 nd F z g x y comp C z f x 2 nd G z g x y comp C z f
119 1 5 6 115 111 104 prf1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st P x = 1 st F x 1 st G x
120 1 5 6 115 111 105 prf1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st P y = 1 st F y 1 st G y
121 119 120 opeq12d φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st P x 1 st P y = 1 st F x 1 st G x 1 st F y 1 st G y
122 1 5 6 115 111 106 prf1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st P z = 1 st F z 1 st G z
123 121 122 oveq12d φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st P x 1 st P y comp T 1 st P z = 1 st F x 1 st G x 1 st F y 1 st G y comp T 1 st F z 1 st G z
124 1 5 6 115 111 105 106 108 prf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd P z g = y 2 nd F z g y 2 nd G z g
125 1 5 6 115 111 104 105 107 prf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd P y f = x 2 nd F y f x 2 nd G y f
126 123 124 125 oveq123d φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd P z g 1 st P x 1 st P y comp T 1 st P z x 2 nd P y f = y 2 nd F z g y 2 nd G z g 1 st F x 1 st G x 1 st F y 1 st G y comp T 1 st F z 1 st G z x 2 nd F y f x 2 nd G y f
127 36 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st F : Base C Base D
128 127 104 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st F x Base D
129 41 3ad2ant1 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st G : Base C Base E
130 129 104 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st G x Base E
131 127 105 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st F y Base D
132 129 105 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st G y Base E
133 127 106 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st F z Base D
134 129 106 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z 1 st G z Base E
135 5 6 55 103 104 105 funcf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd F y : x Hom C y 1 st F x Hom D 1 st F y
136 135 107 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd F y f 1 st F x Hom D 1 st F y
137 5 6 61 112 104 105 funcf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd G y : x Hom C y 1 st G x Hom E 1 st G y
138 137 107 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd G y f 1 st G x Hom E 1 st G y
139 5 6 55 103 105 106 funcf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd F z : y Hom C z 1 st F y Hom D 1 st F z
140 139 108 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd F z g 1 st F y Hom D 1 st F z
141 5 6 61 112 105 106 funcf2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd G z : y Hom C z 1 st G y Hom E 1 st G z
142 141 108 ffvelrnd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd G z g 1 st G y Hom E 1 st G z
143 2 17 18 55 61 128 130 131 132 102 110 24 133 134 136 138 140 142 xpcco2 φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd F z g y 2 nd G z g 1 st F x 1 st G x 1 st F y 1 st G y comp T 1 st F z 1 st G z x 2 nd F y f x 2 nd G y f = y 2 nd F z g 1 st F x 1 st F y comp D 1 st F z x 2 nd F y f y 2 nd G z g 1 st G x 1 st G y comp E 1 st G z x 2 nd G y f
144 126 143 eqtrd φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z y 2 nd P z g 1 st P x 1 st P y comp T 1 st P z x 2 nd P y f = y 2 nd F z g 1 st F x 1 st F y comp D 1 st F z x 2 nd F y f y 2 nd G z g 1 st G x 1 st G y comp E 1 st G z x 2 nd G y f
145 114 118 144 3eqtr4d φ x Base C y Base C z Base C f x Hom C y g y Hom C z x 2 nd P z g x y comp C z f = y 2 nd P z g 1 st P x 1 st P y comp T 1 st P z x 2 nd P y f
146 5 19 6 20 21 22 23 24 27 32 44 50 81 101 145 isfuncd φ 1 st P C Func T 2 nd P
147 df-br 1 st P C Func T 2 nd P 1 st P 2 nd P C Func T
148 146 147 sylib φ 1 st P 2 nd P C Func T
149 16 148 eqeltrd φ P C Func T