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Theorem prsthinc

Description: Preordered sets as categories. Similar to example 3.3(4.d) of Adamek p. 24, but the hom-sets are not pairwise disjoint. One can define a functor from the category of prosets to the category of small thin categories. See catprs and catprs2 for inducing a preorder from a category. Example 3.26(2) of Adamek p. 33 indicates that it induces a bijection from the equivalence class of isomorphic small thin categories to the equivalence class of order-isomorphic preordered sets. (Contributed by Zhi Wang, 18-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses indthinc.b ⊢ φ → B = Base C
prsthinc.h ⊢ φ → ≤ ˙ × 1 𝑜 = Hom ⁡ C
prsthinc.o ⊢ φ → ∅ = comp ⁡ C
prsthinc.l ⊢ φ → ≤ ˙ = ≤ C
prsthinc.p ⊢ φ → C ∈ Proset
Assertion prsthinc ⊢ φ → C ∈ ThinCat ∧ Id ⁡ C = y ∈ B ⟼ ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 indthinc.b ⊢ φ → B = Base C
2 prsthinc.h ⊢ φ → ≤ ˙ × 1 𝑜 = Hom ⁡ C
3 prsthinc.o ⊢ φ → ∅ = comp ⁡ C
4 prsthinc.l ⊢ φ → ≤ ˙ = ≤ C
5 prsthinc.p ⊢ φ → C ∈ Proset
6 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → ≤ ˙ × 1 𝑜 = ≤ ˙ × 1 𝑜
7 6 f1omo ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∃* f f ∈ ≤ ˙ × 1 𝑜 ⁡ x y
8 df-ov ⊢ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y = ≤ ˙ × 1 𝑜 ⁡ x y
9 8 eleq2i ⊢ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ↔ f ∈ ≤ ˙ × 1 𝑜 ⁡ x y
10 9 mobii ⊢ ∃* f f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ↔ ∃* f f ∈ ≤ ˙ × 1 𝑜 ⁡ x y
11 7 10 sylibr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∃* f f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y
12 biid ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z ↔ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z
13 0lt1o ⊢ ∅ ∈ 1 𝑜
14 1 eleq2d ⊢ φ → y ∈ B ↔ y ∈ Base C
15 eqid ⊢ Base C = Base C
16 eqid ⊢ ≤ C = ≤ C
17 15 16 prsref ⊢ C ∈ Proset ∧ y ∈ Base C → y ≤ C y
18 5 17 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ Base C → y ≤ C y
19 14 18 sylbida ⊢ φ ∧ y ∈ B → y ≤ C y
20 4 breqd ⊢ φ → y ≤ ˙ y ↔ y ≤ C y
21 20 biimpar ⊢ φ ∧ y ≤ C y → y ≤ ˙ y
22 19 21 syldan ⊢ φ ∧ y ∈ B → y ≤ ˙ y
23 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ B → ≤ ˙ × 1 𝑜 = ≤ ˙ × 1 𝑜
24 1oex ⊢ 1 𝑜 ∈ V
25 24 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ B → 1 𝑜 ∈ V
26 1n0 ⊢ 1 𝑜 ≠ ∅
27 26 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ B → 1 𝑜 ≠ ∅
28 23 25 27 ovconstbrd ⊢ φ ∧ y ∈ B → y ≤ ˙ y ↔ y ≤ ˙ × 1 𝑜 y = 1 𝑜
29 22 28 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ B → y ≤ ˙ × 1 𝑜 y = 1 𝑜
30 13 29 eleqtrrid ⊢ φ ∧ y ∈ B → ∅ ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 y
31 0ov ⊢ x y ∅ z = ∅
32 31 oveqi ⊢ g x y ∅ z f = g ∅ f
33 0ov ⊢ g ∅ f = ∅
34 32 33 eqtri ⊢ g x y ∅ z f = ∅
35 34 13 eqeltri ⊢ g x y ∅ z f ∈ 1 𝑜
36 simpl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → φ
37 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → C ∈ Proset
38 1 eleq2d ⊢ φ → x ∈ B ↔ x ∈ Base C
39 1 eleq2d ⊢ φ → z ∈ B ↔ z ∈ Base C
40 38 14 39 3anbi123d ⊢ φ → x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ↔ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C
41 40 biimpa ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C
42 41 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C
43 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → ≤ ˙ × 1 𝑜 = ≤ ˙ × 1 𝑜
44 simprrl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y
45 43 44 elovconstbrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ ˙ y
46 4 breqd ⊢ φ → x ≤ ˙ y ↔ x ≤ C y
47 46 biimpd ⊢ φ → x ≤ ˙ y → x ≤ C y
48 36 45 47 sylc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ C y
49 simprrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z
50 43 49 elovconstbrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → y ≤ ˙ z
51 4 breqd ⊢ φ → y ≤ ˙ z ↔ y ≤ C z
52 51 biimpd ⊢ φ → y ≤ ˙ z → y ≤ C z
53 36 50 52 sylc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → y ≤ C z
54 15 16 prstr ⊢ C ∈ Proset ∧ x ∈ Base C ∧ y ∈ Base C ∧ z ∈ Base C ∧ x ≤ C y ∧ y ≤ C z → x ≤ C z
55 37 42 48 53 54 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ C z
56 4 breqd ⊢ φ → x ≤ ˙ z ↔ x ≤ C z
57 56 biimprd ⊢ φ → x ≤ C z → x ≤ ˙ z
58 36 55 57 sylc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ ˙ z
59 24 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → 1 𝑜 ∈ V
60 26 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → 1 𝑜 ≠ ∅
61 43 59 60 ovconstbrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ ˙ z ↔ x ≤ ˙ × 1 𝑜 z = 1 𝑜
62 58 61 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → x ≤ ˙ × 1 𝑜 z = 1 𝑜
63 35 62 eleqtrrid ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 y ∧ g ∈ y ≤ ˙ × 1 𝑜 z → g x y ∅ z f ∈ x ≤ ˙ × 1 𝑜 z
64 1 2 11 3 5 12 30 63 isthincd2 ⊢ φ → C ∈ ThinCat ∧ Id ⁡ C = y ∈ B ⟼ ∅