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Theorem catideu

Description: Each object in a category has a unique identity arrow. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses catidex.b B = Base C
catidex.h H = Hom C
catidex.o · ˙ = comp C
catidex.c φ C Cat
catidex.x φ X B
Assertion catideu φ ∃! g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catidex.b B = Base C
2 catidex.h H = Hom C
3 catidex.o · ˙ = comp C
4 catidex.c φ C Cat
5 catidex.x φ X B
6 1 2 3 4 5 catidex φ g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f
7 oveq1 y = X y H X = X H X
8 opeq1 y = X y X = X X
9 8 oveq1d y = X y X · ˙ X = X X · ˙ X
10 9 oveqd y = X g y X · ˙ X f = g X X · ˙ X f
11 10 eqeq1d y = X g y X · ˙ X f = f g X X · ˙ X f = f
12 7 11 raleqbidv y = X f y H X g y X · ˙ X f = f f X H X g X X · ˙ X f = f
13 oveq2 y = X X H y = X H X
14 oveq2 y = X X X · ˙ y = X X · ˙ X
15 14 oveqd y = X f X X · ˙ y g = f X X · ˙ X g
16 15 eqeq1d y = X f X X · ˙ y g = f f X X · ˙ X g = f
17 13 16 raleqbidv y = X f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X f X X · ˙ X g = f
18 12 17 anbi12d y = X f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f
19 18 rspcv X B y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f
20 5 19 syl φ y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f
21 20 ralrimivw φ g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f
22 an3 f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f
23 oveq2 f = h g X X · ˙ X f = g X X · ˙ X h
24 id f = h f = h
25 23 24 eqeq12d f = h g X X · ˙ X f = f g X X · ˙ X h = h
26 25 rspcv h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f g X X · ˙ X h = h
27 oveq1 f = g f X X · ˙ X h = g X X · ˙ X h
28 id f = g f = g
29 27 28 eqeq12d f = g f X X · ˙ X h = f g X X · ˙ X h = g
30 29 rspcv g X H X f X H X f X X · ˙ X h = f g X X · ˙ X h = g
31 26 30 im2anan9r g X H X h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f g X X · ˙ X h = h g X X · ˙ X h = g
32 eqtr2 g X X · ˙ X h = h g X X · ˙ X h = g h = g
33 32 equcomd g X X · ˙ X h = h g X X · ˙ X h = g g = h
34 22 31 33 syl56 g X H X h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f g = h
35 34 rgen2 g X H X h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f g = h
36 35 a1i φ g X H X h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f g = h
37 oveq1 g = h g X X · ˙ X f = h X X · ˙ X f
38 37 eqeq1d g = h g X X · ˙ X f = f h X X · ˙ X f = f
39 38 ralbidv g = h f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X h X X · ˙ X f = f
40 oveq2 g = h f X X · ˙ X g = f X X · ˙ X h
41 40 eqeq1d g = h f X X · ˙ X g = f f X X · ˙ X h = f
42 41 ralbidv g = h f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X f X X · ˙ X h = f
43 39 42 anbi12d g = h f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f
44 43 rmo4 * g X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f g X H X h X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f f X H X h X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X h = f g = h
45 36 44 sylibr φ * g X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f
46 rmoim g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f * g X H X f X H X g X X · ˙ X f = f f X H X f X X · ˙ X g = f * g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f
47 21 45 46 sylc φ * g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f
48 reu5 ∃! g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f * g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f
49 6 47 48 sylanbrc φ ∃! g X H X y B f y H X g y X · ˙ X f = f f X H y f X X · ˙ y g = f