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Theorem catccatid

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

Ref Expression
Hypotheses catccatid.c ⊢ C = CatCat ⁡ U
catccatid.b ⊢ B = Base C
Assertion catccatid ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat ∧ Id ⁡ C = x ∈ B ⟼ id func ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catccatid.c ⊢ C = CatCat ⁡ U
2 catccatid.b ⊢ B = Base C
3 2 a1i ⊢ U ∈ V → B = 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 ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z ↔ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z
9 id ⊢ U ∈ V → U ∈ V
10 1 2 9 catcbas ⊢ U ∈ V → B = U ∩ Cat
11 inss2 ⊢ U ∩ Cat ⊆ Cat
12 10 11 eqsstrdi ⊢ U ∈ V → B ⊆ Cat
13 12 sselda ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → x ∈ Cat
14 eqid ⊢ id func ⁡ x = id func ⁡ x
15 14 idfucl ⊢ x ∈ Cat → id func ⁡ x ∈ x Func x
16 13 15 syl ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → id func ⁡ x ∈ x Func x
17 simpl ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → U ∈ V
18 eqid ⊢ Hom ⁡ C = Hom ⁡ C
19 simpr ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → x ∈ B
20 1 2 17 18 19 19 catchom ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → x Hom ⁡ C x = x Func x
21 16 20 eleqtrrd ⊢ U ∈ V ∧ x ∈ B → id func ⁡ x ∈ x Hom ⁡ C x
22 simpl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → U ∈ V
23 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
24 simpr1l ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → w ∈ B
25 simpr1r ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → x ∈ B
26 simpr31 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → f ∈ w Hom ⁡ C x
27 1 2 22 18 24 25 catchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → w Hom ⁡ C x = w Func x
28 26 27 eleqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → f ∈ w Func x
29 25 16 syldan ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → id func ⁡ x ∈ x Func x
30 1 2 22 23 24 25 25 28 29 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → id func ⁡ x w x comp ⁡ C x f = id func ⁡ x ∘ func f
31 28 14 cofulid ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → id func ⁡ x ∘ func f = f
32 30 31 eqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → id func ⁡ x w x comp ⁡ C x f = f
33 simpr2l ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → y ∈ B
34 simpr32 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∈ x Hom ⁡ C y
35 1 2 22 18 25 33 catchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → x Hom ⁡ C y = x Func y
36 34 35 eleqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∈ x Func y
37 1 2 22 23 25 25 33 29 36 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g x x comp ⁡ C y id func ⁡ x = g ∘ func id func ⁡ x
38 36 14 cofurid ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ func id func ⁡ x = g
39 37 38 eqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g x x comp ⁡ C y id func ⁡ x = g
40 28 36 cofucl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g ∘ func f ∈ w Func y
41 1 2 22 23 24 25 33 28 36 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → g w x comp ⁡ C y f = g ∘ func f
42 1 2 22 18 24 33 catchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → w Hom ⁡ C y = w Func y
43 40 41 42 3eltr4d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ 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
44 simpr33 ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∈ y Hom ⁡ C z
45 simpr2r ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → z ∈ B
46 1 2 22 18 33 45 catchom ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → y Hom ⁡ C z = y Func z
47 44 46 eleqtrd ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∈ y Func z
48 28 36 47 cofuass ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ func g ∘ func f = h ∘ func g ∘ func f
49 36 47 cofucl ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ func g ∈ x Func z
50 1 2 22 23 24 25 45 28 49 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ func g w x comp ⁡ C z f = h ∘ func g ∘ func f
51 1 2 22 23 24 33 45 40 47 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h w y comp ⁡ C z g ∘ func f = h ∘ func g ∘ func f
52 48 50 51 3eqtr4d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h ∘ func g w x comp ⁡ C z f = h w y comp ⁡ C z g ∘ func f
53 1 2 22 23 25 33 45 36 47 catcco ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ f ∈ w Hom ⁡ C x ∧ g ∈ x Hom ⁡ C y ∧ h ∈ y Hom ⁡ C z → h x y comp ⁡ C z g = h ∘ func g
54 53 oveq1d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ 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 ∘ func g w x comp ⁡ C z f
55 41 oveq2d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ 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 ∘ func f
56 52 54 55 3eqtr4d ⊢ U ∈ V ∧ w ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ 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 21 32 39 43 56 iscatd2 ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat ∧ Id ⁡ C = x ∈ B ⟼ id func ⁡ x