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Theorem setccatid

Description: Lemma for setccat . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Jan-2017)

Ref Expression
Hypothesis setccat.c ⊢ C = SetCat ⁡ U
Assertion setccatid ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat ∧ Id ⁡ C = x ∈ U ⟼ I ↾ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 setccat.c ⊢ C = SetCat ⁡ U
2 id ⊢ U ∈ V → U ∈ V
3 1 2 setcbas ⊢ U ∈ V → U = Base C
4 eqidd ⊢ U ∈ V → Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
5 eqidd ⊢ U ∈ V → comp ⁡ C = comp ⁡ C
6 1 fvexi ⊢ C ∈ V
7 6 a1i ⊢ U ∈ V → C ∈ V
8 biid ⊢ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z ↔ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z
9 f1oi ⊢ I ↾ x : x ⟶ 1-1 onto x
10 f1of ⊢ I ↾ x : x ⟶ 1-1 onto x → I ↾ x : x ⟶ x
11 9 10 mp1i ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ U → I ↾ x : x ⟶ x
12 simpl ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ U → U ∈ V
13 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
14 simpr ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ U → x ∈ U
15 1 12 13 14 14 elsetchom ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ U → I ↾ x ∈ x Hom ⁡ C x ↔ I ↾ x : x ⟶ x
16 11 15 mpbird ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ U → I ↾ x ∈ x Hom ⁡ C x
17 simpl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → U ∈ V
18 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
19 simpr1l ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → w ∈ U
20 simpr1r ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ U
21 simpr31 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → f ∈ w Hom ⁡ C x
22 1 17 13 19 20 elsetchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → f ∈ w Hom ⁡ C x ↔ f : w ⟶ x
23 21 22 mpbid ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → f : w ⟶ x
24 9 10 mp1i ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → I ↾ x : x ⟶ x
25 1 17 18 19 20 20 23 24 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → I ↾ x w x comp ⁡ C x f = I ↾ x ∘ f
26 fcoi2 ⊢ f : w ⟶ x → I ↾ x ∘ f = f
27 23 26 syl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → I ↾ x ∘ f = f
28 25 27 eqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → I ↾ x w x comp ⁡ C x f = f
29 simpr2l ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → y ∈ U
30 simpr32 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∈ x Hom ⁡ C y
31 1 17 13 20 29 elsetchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∈ x Hom ⁡ C y ↔ g : x ⟶ y
32 30 31 mpbid ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g : x ⟶ y
33 1 17 18 20 20 29 24 32 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g x x comp ⁡ C y I ↾ x = g ∘ I ↾ x
34 fcoi1 ⊢ g : x ⟶ y → g ∘ I ↾ x = g
35 32 34 syl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ I ↾ x = g
36 33 35 eqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g x x comp ⁡ C y I ↾ x = g
37 1 17 18 19 20 29 23 32 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g w x comp ⁡ C y f = g ∘ f
38 fco ⊢ g : x ⟶ y ∧ f : w ⟶ x → g ∘ f : w ⟶ y
39 32 23 38 syl2anc ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ f : w ⟶ y
40 1 17 13 19 29 elsetchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ f ∈ w Hom ⁡ C y ↔ g ∘ f : w ⟶ y
41 39 40 mpbird ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ f ∈ w Hom ⁡ C y
42 37 41 eqeltrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g w x comp ⁡ C y f ∈ w Hom ⁡ C y
43 coass ⊢ h ∘ g ∘ f = h ∘ g ∘ f
44 simpr2r ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → z ∈ U
45 simpr33 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∈ y Hom ⁡ C z
46 1 17 13 29 44 elsetchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∈ y Hom ⁡ C z ↔ h : y ⟶ z
47 45 46 mpbid ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h : y ⟶ z
48 fco ⊢ h : y ⟶ z ∧ g : x ⟶ y → h ∘ g : x ⟶ z
49 47 32 48 syl2anc ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ g : x ⟶ z
50 1 17 18 19 20 44 23 49 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ g w x comp ⁡ C z f = h ∘ g ∘ f
51 1 17 18 19 29 44 39 47 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h w y comp ⁡ C z g ∘ f = h ∘ g ∘ f
52 43 50 51 3eqtr4a ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ g w x comp ⁡ C z f = h w y comp ⁡ C z g ∘ f
53 1 17 18 20 29 44 32 47 setcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h x y comp ⁡ C z g = h ∘ g
54 53 oveq1d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h x y comp ⁡ C z g w x comp ⁡ C z f = h ∘ g w x comp ⁡ C z f
55 37 oveq2d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h w y comp ⁡ C z g w x comp ⁡ C y f = h w y comp ⁡ C z g ∘ f
56 52 54 55 3eqtr4d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ U ∧ x ∈ U ∧ y ∈ U ∧ z ∈ U ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h x y comp ⁡ C z g w x comp ⁡ C z f = h w y comp ⁡ C z g w x comp ⁡ C y f
57 3 4 5 7 8 16 28 36 42 56 iscatd2 ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat ∧ Id ⁡ C = x ∈ U ⟼ I ↾ x