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Theorem catcsect

Description: The property " F is a section of G " in a category of small categories (in a universe). (Contributed by Zhi Wang, 14-Nov-2025)

Ref Expression
Hypotheses catcsect.c ⊢ C = CatCat ⁡ U
catcsect.h ⊢ H = Hom ⁡ C
catcsect.i ⊢ I = id func ⁡ X
catcsect.s ⊢ S = Sect ⁡ C
Assertion catcsect ⊢ F X S Y G ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G ∘ func F = I

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catcsect.c ⊢ C = CatCat ⁡ U
2 catcsect.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 catcsect.i ⊢ I = id func ⁡ X
4 catcsect.s ⊢ S = Sect ⁡ C
5 id ⊢ F X S Y G → F X S Y G
6 4 5 sectrcl ⊢ F X S Y G → C ∈ Cat
7 eqid ⊢ Base C = Base C
8 4 5 7 sectrcl2 ⊢ F X S Y G → X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C
9 6 8 jca ⊢ F X S Y G → C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C
10 simpl ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → F ∈ X H Y
11 1 2 10 catcrcl ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → U ∈ V
12 1 catccat ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat
13 11 12 syl ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → C ∈ Cat
14 1 2 10 7 catcrcl2 ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C
15 13 14 jca ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C
16 15 3adant3 ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X → C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C
17 eqid ⊢ comp ⁡ C = comp ⁡ C
18 eqid ⊢ Id ⁡ C = Id ⁡ C
19 simpl ⊢ C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C → C ∈ Cat
20 simprl ⊢ C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C → X ∈ Base C
21 simprr ⊢ C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C → Y ∈ Base C
22 7 2 17 18 4 19 20 21 issect ⊢ C ∈ Cat ∧ X ∈ Base C ∧ Y ∈ Base C → F X S Y G ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X
23 9 16 22 pm5.21nii ⊢ F X S Y G ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X
24 df-3an ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X
25 15 20 syl ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → X ∈ Base C
26 15 21 syl ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → Y ∈ Base C
27 1 2 10 elcatchom ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → F ∈ X Func Y
28 simpr ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → G ∈ Y H X
29 1 2 28 elcatchom ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → G ∈ Y Func X
30 1 7 11 17 25 26 25 27 29 catcco ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → G X Y comp ⁡ C X F = G ∘ func F
31 1 7 18 3 11 25 catcid ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → Id ⁡ C ⁡ X = I
32 30 31 eqeq12d ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X → G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X ↔ G ∘ func F = I
33 32 pm5.32i ⊢ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G X Y comp ⁡ C X F = Id ⁡ C ⁡ X ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G ∘ func F = I
34 23 24 33 3bitri ⊢ F X S Y G ↔ F ∈ X H Y ∧ G ∈ Y H X ∧ G ∘ func F = I