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Theorem yoniso

Description: If the codomain is recoverable from a hom-set, then the Yoneda embedding is injective on objects, and hence is an isomorphism from C into a full subcategory of a presheaf category. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses yoniso.y Y = Yon C
yoniso.o O = oppCat C
yoniso.s S = SetCat U
yoniso.d D = CatCat V
yoniso.b B = Base D
yoniso.i I = Iso D
yoniso.q Q = O FuncCat S
yoniso.e E = Q 𝑠 ran 1 st Y
yoniso.v φ V X
yoniso.c φ C B
yoniso.u φ U W
yoniso.h φ ran Hom 𝑓 C U
yoniso.eb φ E B
yoniso.1 φ x Base C y Base C F x Hom C y = y
Assertion yoniso φ Y C I E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 yoniso.y Y = Yon C
2 yoniso.o O = oppCat C
3 yoniso.s S = SetCat U
4 yoniso.d D = CatCat V
5 yoniso.b B = Base D
6 yoniso.i I = Iso D
7 yoniso.q Q = O FuncCat S
8 yoniso.e E = Q 𝑠 ran 1 st Y
9 yoniso.v φ V X
10 yoniso.c φ C B
11 yoniso.u φ U W
12 yoniso.h φ ran Hom 𝑓 C U
13 yoniso.eb φ E B
14 yoniso.1 φ x Base C y Base C F x Hom C y = y
15 relfunc Rel C Func Q
16 4 5 9 catcbas φ B = V Cat
17 inss2 V Cat Cat
18 16 17 eqsstrdi φ B Cat
19 18 10 sseldd φ C Cat
20 1 19 2 3 7 11 12 yoncl φ Y C Func Q
21 1st2nd Rel C Func Q Y C Func Q Y = 1 st Y 2 nd Y
22 15 20 21 sylancr φ Y = 1 st Y 2 nd Y
23 1 2 3 7 19 11 12 yonffth φ Y C Full Q C Faith Q
24 22 23 eqeltrrd φ 1 st Y 2 nd Y C Full Q C Faith Q
25 eqid Base C = Base C
26 2 oppccat C Cat O Cat
27 19 26 syl φ O Cat
28 3 setccat U W S Cat
29 11 28 syl φ S Cat
30 7 27 29 fuccat φ Q Cat
31 fvex 1 st Y V
32 31 rnex ran 1 st Y V
33 32 a1i φ ran 1 st Y V
34 7 fucbas O Func S = Base Q
35 1st2ndbr Rel C Func Q Y C Func Q 1 st Y C Func Q 2 nd Y
36 15 20 35 sylancr φ 1 st Y C Func Q 2 nd Y
37 25 34 36 funcf1 φ 1 st Y : Base C O Func S
38 37 ffnd φ 1 st Y Fn Base C
39 dffn3 1 st Y Fn Base C 1 st Y : Base C ran 1 st Y
40 38 39 sylib φ 1 st Y : Base C ran 1 st Y
41 25 8 30 33 40 ffthres2c φ 1 st Y C Full Q C Faith Q 2 nd Y 1 st Y C Full E C Faith E 2 nd Y
42 df-br 1 st Y C Full Q C Faith Q 2 nd Y 1 st Y 2 nd Y C Full Q C Faith Q
43 df-br 1 st Y C Full E C Faith E 2 nd Y 1 st Y 2 nd Y C Full E C Faith E
44 41 42 43 3bitr3g φ 1 st Y 2 nd Y C Full Q C Faith Q 1 st Y 2 nd Y C Full E C Faith E
45 24 44 mpbid φ 1 st Y 2 nd Y C Full E C Faith E
46 22 45 eqeltrd φ Y C Full E C Faith E
47 fveq2 1 st Y x = 1 st Y y 1 st 1 st Y x = 1 st 1 st Y y
48 47 fveq1d 1 st Y x = 1 st Y y 1 st 1 st Y x x = 1 st 1 st Y y x
49 48 fveq2d 1 st Y x = 1 st Y y F 1 st 1 st Y x x = F 1 st 1 st Y y x
50 simpl x Base C y Base C x Base C
51 50 50 jca x Base C y Base C x Base C x Base C
52 eleq1w y = x y Base C x Base C
53 52 anbi2d y = x x Base C y Base C x Base C x Base C
54 53 anbi2d y = x φ x Base C y Base C φ x Base C x Base C
55 2fveq3 y = x 1 st 1 st Y y = 1 st 1 st Y x
56 55 fveq1d y = x 1 st 1 st Y y x = 1 st 1 st Y x x
57 56 fveq2d y = x F 1 st 1 st Y y x = F 1 st 1 st Y x x
58 id y = x y = x
59 57 58 eqeq12d y = x F 1 st 1 st Y y x = y F 1 st 1 st Y x x = x
60 54 59 imbi12d y = x φ x Base C y Base C F 1 st 1 st Y y x = y φ x Base C x Base C F 1 st 1 st Y x x = x
61 19 adantr φ x Base C y Base C C Cat
62 simprr φ x Base C y Base C y Base C
63 eqid Hom C = Hom C
64 simprl φ x Base C y Base C x Base C
65 1 25 61 62 63 64 yon11 φ x Base C y Base C 1 st 1 st Y y x = x Hom C y
66 65 fveq2d φ x Base C y Base C F 1 st 1 st Y y x = F x Hom C y
67 66 14 eqtrd φ x Base C y Base C F 1 st 1 st Y y x = y
68 60 67 chvarvv φ x Base C x Base C F 1 st 1 st Y x x = x
69 51 68 sylan2 φ x Base C y Base C F 1 st 1 st Y x x = x
70 69 67 eqeq12d φ x Base C y Base C F 1 st 1 st Y x x = F 1 st 1 st Y y x x = y
71 49 70 syl5ib φ x Base C y Base C 1 st Y x = 1 st Y y x = y
72 71 ralrimivva φ x Base C y Base C 1 st Y x = 1 st Y y x = y
73 dff13 1 st Y : Base C 1-1 O Func S 1 st Y : Base C O Func S x Base C y Base C 1 st Y x = 1 st Y y x = y
74 37 72 73 sylanbrc φ 1 st Y : Base C 1-1 O Func S
75 f1f1orn 1 st Y : Base C 1-1 O Func S 1 st Y : Base C 1-1 onto ran 1 st Y
76 74 75 syl φ 1 st Y : Base C 1-1 onto ran 1 st Y
77 37 frnd φ ran 1 st Y O Func S
78 8 34 ressbas2 ran 1 st Y O Func S ran 1 st Y = Base E
79 77 78 syl φ ran 1 st Y = Base E
80 79 f1oeq3d φ 1 st Y : Base C 1-1 onto ran 1 st Y 1 st Y : Base C 1-1 onto Base E
81 76 80 mpbid φ 1 st Y : Base C 1-1 onto Base E
82 eqid Base E = Base E
83 4 5 25 82 9 10 13 6 catciso φ Y C I E Y C Full E C Faith E 1 st Y : Base C 1-1 onto Base E
84 46 81 83 mpbir2and φ Y C I E