Metamath Proof Explorer


Theorem isnatd

Description: Property of being a natural transformation; deduction form. (Contributed by Zhi Wang, 29-Sep-2025)

Ref Expression
Hypotheses isnatd.1 𝑁 = ( 𝐶 Nat 𝐷 )
isnatd.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐶 )
isnatd.h 𝐻 = ( Hom ‘ 𝐶 )
isnatd.j 𝐽 = ( Hom ‘ 𝐷 )
isnatd.o · = ( comp ‘ 𝐷 )
isnatd.f ( 𝜑𝐹 ( 𝐶 Func 𝐷 ) 𝐺 )
isnatd.g ( 𝜑𝐾 ( 𝐶 Func 𝐷 ) 𝐿 )
isnatd.a ( 𝜑𝐴 Fn 𝐵 )
isnatd.2 ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝐴𝑥 ) ∈ ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) )
isnatd.3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) ) ∧ ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → ( ( 𝐴𝑦 ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐹𝑦 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( ( 𝑥 𝐺 𝑦 ) ‘ ) ) = ( ( ( 𝑥 𝐿 𝑦 ) ‘ ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐾𝑥 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( 𝐴𝑥 ) ) )
Assertion isnatd ( 𝜑𝐴 ∈ ( ⟨ 𝐹 , 𝐺𝑁𝐾 , 𝐿 ⟩ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isnatd.1 𝑁 = ( 𝐶 Nat 𝐷 )
2 isnatd.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐶 )
3 isnatd.h 𝐻 = ( Hom ‘ 𝐶 )
4 isnatd.j 𝐽 = ( Hom ‘ 𝐷 )
5 isnatd.o · = ( comp ‘ 𝐷 )
6 isnatd.f ( 𝜑𝐹 ( 𝐶 Func 𝐷 ) 𝐺 )
7 isnatd.g ( 𝜑𝐾 ( 𝐶 Func 𝐷 ) 𝐿 )
8 isnatd.a ( 𝜑𝐴 Fn 𝐵 )
9 isnatd.2 ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝐴𝑥 ) ∈ ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) )
10 isnatd.3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) ) ∧ ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → ( ( 𝐴𝑦 ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐹𝑦 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( ( 𝑥 𝐺 𝑦 ) ‘ ) ) = ( ( ( 𝑥 𝐿 𝑦 ) ‘ ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐾𝑥 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( 𝐴𝑥 ) ) )
11 dffn5 ( 𝐴 Fn 𝐵𝐴 = ( 𝑥𝐵 ↦ ( 𝐴𝑥 ) ) )
12 8 11 sylib ( 𝜑𝐴 = ( 𝑥𝐵 ↦ ( 𝐴𝑥 ) ) )
13 2 fvexi 𝐵 ∈ V
14 13 mptex ( 𝑥𝐵 ↦ ( 𝐴𝑥 ) ) ∈ V
15 12 14 eqeltrdi ( 𝜑𝐴 ∈ V )
16 9 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑥𝐵 ( 𝐴𝑥 ) ∈ ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) )
17 elixp2 ( 𝐴X 𝑥𝐵 ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) ↔ ( 𝐴 ∈ V ∧ 𝐴 Fn 𝐵 ∧ ∀ 𝑥𝐵 ( 𝐴𝑥 ) ∈ ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) ) )
18 15 8 16 17 syl3anbrc ( 𝜑𝐴X 𝑥𝐵 ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) )
19 10 ralrimiva ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) ) → ∀ ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ( ( 𝐴𝑦 ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐹𝑦 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( ( 𝑥 𝐺 𝑦 ) ‘ ) ) = ( ( ( 𝑥 𝐿 𝑦 ) ‘ ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐾𝑥 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( 𝐴𝑥 ) ) )
20 19 ralrimivva ( 𝜑 → ∀ 𝑥𝐵𝑦𝐵 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ( ( 𝐴𝑦 ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐹𝑦 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( ( 𝑥 𝐺 𝑦 ) ‘ ) ) = ( ( ( 𝑥 𝐿 𝑦 ) ‘ ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐾𝑥 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( 𝐴𝑥 ) ) )
21 1 2 3 4 5 6 7 isnat ( 𝜑 → ( 𝐴 ∈ ( ⟨ 𝐹 , 𝐺𝑁𝐾 , 𝐿 ⟩ ) ↔ ( 𝐴X 𝑥𝐵 ( ( 𝐹𝑥 ) 𝐽 ( 𝐾𝑥 ) ) ∧ ∀ 𝑥𝐵𝑦𝐵 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ( ( 𝐴𝑦 ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐹𝑦 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( ( 𝑥 𝐺 𝑦 ) ‘ ) ) = ( ( ( 𝑥 𝐿 𝑦 ) ‘ ) ( ⟨ ( 𝐹𝑥 ) , ( 𝐾𝑥 ) ⟩ · ( 𝐾𝑦 ) ) ( 𝐴𝑥 ) ) ) ) )
22 18 20 21 mpbir2and ( 𝜑𝐴 ∈ ( ⟨ 𝐹 , 𝐺𝑁𝐾 , 𝐿 ⟩ ) )