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Theorem upeu2lem

Description: Lemma for upeu2 . There exists a unique morphism from Y to Z that commutes if F : X --> Y is an isomorphism. (Contributed by Zhi Wang, 20-Sep-2025)

Ref Expression
Hypotheses upeu2lem.b B = Base C
upeu2lem.h H = Hom C
upeu2lem.o · ˙ = comp C
upeu2lem.i I = Iso C
upeu2lem.c φ C Cat
upeu2lem.x φ X B
upeu2lem.y φ Y B
upeu2lem.z φ Z B
upeu2lem.f φ F X I Y
upeu2lem.g φ G X H Z
Assertion upeu2lem φ ∃! k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 upeu2lem.b B = Base C
2 upeu2lem.h H = Hom C
3 upeu2lem.o · ˙ = comp C
4 upeu2lem.i I = Iso C
5 upeu2lem.c φ C Cat
6 upeu2lem.x φ X B
7 upeu2lem.y φ Y B
8 upeu2lem.z φ Z B
9 upeu2lem.f φ F X I Y
10 upeu2lem.g φ G X H Z
11 1 2 4 5 7 6 isohom φ Y I X Y H X
12 eqid Inv C = Inv C
13 1 12 5 6 7 4 invf φ X Inv C Y : X I Y Y I X
14 13 9 ffvelcdmd φ X Inv C Y F Y I X
15 11 14 sseldd φ X Inv C Y F Y H X
16 1 2 3 5 7 6 8 15 10 catcocl φ G Y X · ˙ Z X Inv C Y F Y H Z
17 oveq1 G = k X Y · ˙ Z F G Y X · ˙ Z X Inv C Y F = k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv C Y F
18 17 adantl φ k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F G Y X · ˙ Z X Inv C Y F = k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv C Y F
19 5 adantr φ k Y H Z C Cat
20 7 adantr φ k Y H Z Y B
21 6 adantr φ k Y H Z X B
22 15 adantr φ k Y H Z X Inv C Y F Y H X
23 1 2 4 5 6 7 isohom φ X I Y X H Y
24 23 9 sseldd φ F X H Y
25 24 adantr φ k Y H Z F X H Y
26 8 adantr φ k Y H Z Z B
27 simpr φ k Y H Z k Y H Z
28 1 2 3 19 20 21 20 22 25 26 27 catass φ k Y H Z k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv C Y F = k Y Y · ˙ Z F Y X · ˙ Y X Inv C Y F
29 9 adantr φ k Y H Z F X I Y
30 eqid Id C = Id C
31 3 oveqi Y X · ˙ Y = Y X comp C Y
32 1 4 12 19 21 20 29 30 31 isocoinvid φ k Y H Z F Y X · ˙ Y X Inv C Y F = Id C Y
33 32 oveq2d φ k Y H Z k Y Y · ˙ Z F Y X · ˙ Y X Inv C Y F = k Y Y · ˙ Z Id C Y
34 1 2 30 19 20 3 26 27 catrid φ k Y H Z k Y Y · ˙ Z Id C Y = k
35 28 33 34 3eqtrd φ k Y H Z k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv C Y F = k
36 35 adantr φ k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv C Y F = k
37 18 36 eqtr2d φ k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F
38 oveq1 k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F k X Y · ˙ Z F = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ Z F
39 38 adantl φ k Y H Z k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F k X Y · ˙ Z F = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ Z F
40 10 adantr φ k Y H Z G X H Z
41 1 2 3 19 21 20 21 25 22 26 40 catass φ k Y H Z G Y X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ Z F = G X X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ X F
42 3 oveqi X Y · ˙ X = X Y comp C X
43 1 4 12 19 21 20 29 30 42 invcoisoid φ k Y H Z X Inv C Y F X Y · ˙ X F = Id C X
44 43 oveq2d φ k Y H Z G X X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ X F = G X X · ˙ Z Id C X
45 1 2 30 19 21 3 26 40 catrid φ k Y H Z G X X · ˙ Z Id C X = G
46 41 44 45 3eqtrd φ k Y H Z G Y X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ Z F = G
47 46 adantr φ k Y H Z k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F G Y X · ˙ Z X Inv C Y F X Y · ˙ Z F = G
48 39 47 eqtr2d φ k Y H Z k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F G = k X Y · ˙ Z F
49 37 48 impbida φ k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F
50 49 ralrimiva φ k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F
51 reu6i G Y X · ˙ Z X Inv C Y F Y H Z k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F k = G Y X · ˙ Z X Inv C Y F ∃! k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F
52 16 50 51 syl2anc φ ∃! k Y H Z G = k X Y · ˙ Z F