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Theorem catlid

Description: Left identity property of an identity arrow. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses catidcl.b ⊢ B = Base C
catidcl.h ⊢ H = Hom ⁡ C
catidcl.i ⊢ 1 ˙ = Id ⁡ C
catidcl.c ⊢ φ → C ∈ Cat
catidcl.x ⊢ φ → X ∈ B
catlid.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
catlid.y ⊢ φ → Y ∈ B
catlid.f ⊢ φ → F ∈ X H Y
Assertion catlid ⊢ φ → 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y F = F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 catidcl.b ⊢ B = Base C
2 catidcl.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 catidcl.i ⊢ 1 ˙ = Id ⁡ C
4 catidcl.c ⊢ φ → C ∈ Cat
5 catidcl.x ⊢ φ → X ∈ B
6 catlid.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
7 catlid.y ⊢ φ → Y ∈ B
8 catlid.f ⊢ φ → F ∈ X H Y
9 oveq2 ⊢ f = F → 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f = 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y F
10 id ⊢ f = F → f = F
11 9 10 eqeq12d ⊢ f = F → 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f = f ↔ 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y F = F
12 oveq1 ⊢ x = X → x H Y = X H Y
13 opeq1 ⊢ x = X → x Y = X Y
14 13 oveq1d ⊢ x = X → x Y · ˙ Y = X Y · ˙ Y
15 14 oveqd ⊢ x = X → 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f
16 15 eqeq1d ⊢ x = X → 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f ↔ 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f = f
17 12 16 raleqbidv ⊢ x = X → ∀ f ∈ x H Y 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f ↔ ∀ f ∈ X H Y 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f = f
18 simpl ⊢ ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f → ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f
19 18 ralimi ⊢ ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f
20 19 a1i ⊢ g ∈ Y H Y → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f
21 20 ss2rabi ⊢ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f ⊆ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f
22 1 2 6 4 3 7 cidval ⊢ φ → 1 ˙ ⁡ Y = ι g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f
23 1 2 6 4 7 catideu ⊢ φ → ∃! g ∈ Y H Y ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f
24 riotacl2 ⊢ ∃! g ∈ Y H Y ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f → ι g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f
25 23 24 syl ⊢ φ → ι g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f
26 22 25 eqeltrd ⊢ φ → 1 ˙ ⁡ Y ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ∧ ∀ f ∈ Y H x f Y Y · ˙ x g = f
27 21 26 sselid ⊢ φ → 1 ˙ ⁡ Y ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f
28 oveq1 ⊢ g = 1 ˙ ⁡ Y → g x Y · ˙ Y f = 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f
29 28 eqeq1d ⊢ g = 1 ˙ ⁡ Y → g x Y · ˙ Y f = f ↔ 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f
30 29 2ralbidv ⊢ g = 1 ˙ ⁡ Y → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ↔ ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f
31 30 elrab ⊢ 1 ˙ ⁡ Y ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f ↔ 1 ˙ ⁡ Y ∈ Y H Y ∧ ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f
32 31 simprbi ⊢ 1 ˙ ⁡ Y ∈ g ∈ Y H Y | ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y g x Y · ˙ Y f = f → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f
33 27 32 syl ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ f ∈ x H Y 1 ˙ ⁡ Y x Y · ˙ Y f = f
34 17 33 5 rspcdva ⊢ φ → ∀ f ∈ X H Y 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y f = f
35 11 34 8 rspcdva ⊢ φ → 1 ˙ ⁡ Y X Y · ˙ Y F = F