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Theorem setcmon

Description: A monomorphism of sets is an injection. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses setcmon.c ⊢ C = SetCat ⁡ U
setcmon.u ⊢ φ → U ∈ V
setcmon.x ⊢ φ → X ∈ U
setcmon.y ⊢ φ → Y ∈ U
setcmon.h ⊢ M = Mono ⁡ C
Assertion setcmon ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F : X ⟶ 1-1 Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 setcmon.c ⊢ C = SetCat ⁡ U
2 setcmon.u ⊢ φ → U ∈ V
3 setcmon.x ⊢ φ → X ∈ U
4 setcmon.y ⊢ φ → Y ∈ U
5 setcmon.h ⊢ M = Mono ⁡ C
6 eqid ⊢ Base C = Base C
7 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
8 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
9 1 setccat ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat
10 2 9 syl ⊢ φ → C ∈ Cat
11 1 2 setcbas ⊢ φ → U = Base C
12 3 11 eleqtrd ⊢ φ → X ∈ Base C
13 4 11 eleqtrd ⊢ φ → Y ∈ Base C
14 6 7 8 5 10 12 13 monhom ⊢ φ → X M Y ⊆ X Hom ⁡ C Y
15 14 sselda ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y → F ∈ X Hom ⁡ C Y
16 1 2 7 3 4 elsetchom ⊢ φ → F ∈ X Hom ⁡ C Y ↔ F : X ⟶ Y
17 16 biimpa ⊢ φ ∧ F ∈ X Hom ⁡ C Y → F : X ⟶ Y
18 15 17 syldan ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y → F : X ⟶ Y
19 simprr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ⁡ x = F ⁡ y
20 19 sneqd ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ⁡ x = F ⁡ y
21 20 xpeq2d ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × F ⁡ x = X × F ⁡ y
22 18 adantr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F : X ⟶ Y
23 22 ffnd ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F Fn X
24 simprll ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ X
25 fcoconst ⊢ F Fn X ∧ x ∈ X → F ∘ X × x = X × F ⁡ x
26 23 24 25 syl2anc ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ∘ X × x = X × F ⁡ x
27 simprlr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ X
28 fcoconst ⊢ F Fn X ∧ y ∈ X → F ∘ X × y = X × F ⁡ y
29 23 27 28 syl2anc ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ∘ X × y = X × F ⁡ y
30 21 26 29 3eqtr4d ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ∘ X × x = F ∘ X × y
31 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → U ∈ V
32 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X ∈ U
33 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → Y ∈ U
34 fconst6g ⊢ x ∈ X → X × x : X ⟶ X
35 24 34 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x : X ⟶ X
36 1 31 8 32 32 33 35 22 setcco ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F X X comp ⁡ C Y X × x = F ∘ X × x
37 fconst6g ⊢ y ∈ X → X × y : X ⟶ X
38 27 37 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × y : X ⟶ X
39 1 31 8 32 32 33 38 22 setcco ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F X X comp ⁡ C Y X × y = F ∘ X × y
40 30 36 39 3eqtr4d ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F X X comp ⁡ C Y X × x = F X X comp ⁡ C Y X × y
41 10 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → C ∈ Cat
42 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X ∈ Base C
43 13 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → Y ∈ Base C
44 simplr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ∈ X M Y
45 1 31 7 32 32 elsetchom ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x ∈ X Hom ⁡ C X ↔ X × x : X ⟶ X
46 35 45 mpbird ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x ∈ X Hom ⁡ C X
47 1 31 7 32 32 elsetchom ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × y ∈ X Hom ⁡ C X ↔ X × y : X ⟶ X
48 38 47 mpbird ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × y ∈ X Hom ⁡ C X
49 6 7 8 5 41 42 43 42 44 46 48 moni ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F X X comp ⁡ C Y X × x = F X X comp ⁡ C Y X × y ↔ X × x = X × y
50 40 49 mpbid ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x = X × y
51 50 fveq1d ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x ⁡ x = X × y ⁡ x
52 vex ⊢ x ∈ V
53 52 fvconst2 ⊢ x ∈ X → X × x ⁡ x = x
54 24 53 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × x ⁡ x = x
55 vex ⊢ y ∈ V
56 55 fvconst2 ⊢ x ∈ X → X × y ⁡ x = y
57 24 56 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → X × y ⁡ x = y
58 51 54 57 3eqtr3d ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
59 58 expr ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
60 59 ralrimivva ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
61 dff13 ⊢ F : X ⟶ 1-1 Y ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
62 18 60 61 sylanbrc ⊢ φ ∧ F ∈ X M Y → F : X ⟶ 1-1 Y
63 f1f ⊢ F : X ⟶ 1-1 Y → F : X ⟶ Y
64 16 biimpar ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → F ∈ X Hom ⁡ C Y
65 63 64 sylan2 ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → F ∈ X Hom ⁡ C Y
66 11 adantr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → U = Base C
67 66 eleq2d ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → z ∈ U ↔ z ∈ Base C
68 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → U ∈ V
69 simprl ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → z ∈ U
70 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → X ∈ U
71 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → Y ∈ U
72 simprrl ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → g ∈ z Hom ⁡ C X
73 1 68 7 69 70 elsetchom ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → g ∈ z Hom ⁡ C X ↔ g : z ⟶ X
74 72 73 mpbid ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → g : z ⟶ X
75 63 ad2antlr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F : X ⟶ Y
76 1 68 8 69 70 71 74 75 setcco ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F z X comp ⁡ C Y g = F ∘ g
77 simprrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → h ∈ z Hom ⁡ C X
78 1 68 7 69 70 elsetchom ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → h ∈ z Hom ⁡ C X ↔ h : z ⟶ X
79 77 78 mpbid ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → h : z ⟶ X
80 1 68 8 69 70 71 79 75 setcco ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F z X comp ⁡ C Y h = F ∘ h
81 76 80 eqeq12d ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h ↔ F ∘ g = F ∘ h
82 simplr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F : X ⟶ 1-1 Y
83 cocan1 ⊢ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ g : z ⟶ X ∧ h : z ⟶ X → F ∘ g = F ∘ h ↔ g = h
84 82 74 79 83 syl3anc ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F ∘ g = F ∘ h ↔ g = h
85 84 biimpd ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F ∘ g = F ∘ h → g = h
86 81 85 sylbid ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
87 86 anassrs ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U ∧ g ∈ z Hom ⁡ C X ∧ h ∈ z Hom ⁡ C X → F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
88 87 ralrimivva ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ z ∈ U → ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
89 88 ex ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → z ∈ U → ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
90 67 89 sylbird ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → z ∈ Base C → ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
91 90 ralrimiv ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → ∀ z ∈ Base C ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
92 6 7 8 5 10 12 13 ismon2 ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F ∈ X Hom ⁡ C Y ∧ ∀ z ∈ Base C ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
93 92 adantr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → F ∈ X M Y ↔ F ∈ X Hom ⁡ C Y ∧ ∀ z ∈ Base C ∀ g ∈ z Hom ⁡ C X ∀ h ∈ z Hom ⁡ C X F z X comp ⁡ C Y g = F z X comp ⁡ C Y h → g = h
94 65 91 93 mpbir2and ⊢ φ ∧ F : X ⟶ 1-1 Y → F ∈ X M Y
95 62 94 impbida ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F : X ⟶ 1-1 Y