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Theorem isfunc

Description: Value of the set of functors between two categories. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses isfunc.b B = Base D
isfunc.c C = Base E
isfunc.h H = Hom D
isfunc.j J = Hom E
isfunc.1 1 ˙ = Id D
isfunc.i I = Id E
isfunc.x · ˙ = comp D
isfunc.o O = comp E
isfunc.d φ D Cat
isfunc.e φ E Cat
Assertion isfunc φ F D Func E G F : B C G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isfunc.b B = Base D
2 isfunc.c C = Base E
3 isfunc.h H = Hom D
4 isfunc.j J = Hom E
5 isfunc.1 1 ˙ = Id D
6 isfunc.i I = Id E
7 isfunc.x · ˙ = comp D
8 isfunc.o O = comp E
9 isfunc.d φ D Cat
10 isfunc.e φ E Cat
11 fvexd d = D e = E Base d V
12 simpl d = D e = E d = D
13 12 fveq2d d = D e = E Base d = Base D
14 13 1 eqtr4di d = D e = E Base d = B
15 simpr d = D e = E b = B b = B
16 simplr d = D e = E b = B e = E
17 16 fveq2d d = D e = E b = B Base e = Base E
18 17 2 eqtr4di d = D e = E b = B Base e = C
19 15 18 feq23d d = D e = E b = B f : b Base e f : B C
20 2 fvexi C V
21 1 fvexi B V
22 20 21 elmap f C B f : B C
23 19 22 bitr4di d = D e = E b = B f : b Base e f C B
24 15 sqxpeqd d = D e = E b = B b × b = B × B
25 24 ixpeq1d d = D e = E b = B z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z = z B × B f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z
26 16 fveq2d d = D e = E b = B Hom e = Hom E
27 26 4 eqtr4di d = D e = E b = B Hom e = J
28 27 oveqd d = D e = E b = B f 1 st z Hom e f 2 nd z = f 1 st z J f 2 nd z
29 simpll d = D e = E b = B d = D
30 29 fveq2d d = D e = E b = B Hom d = Hom D
31 30 3 eqtr4di d = D e = E b = B Hom d = H
32 31 fveq1d d = D e = E b = B Hom d z = H z
33 28 32 oveq12d d = D e = E b = B f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z = f 1 st z J f 2 nd z H z
34 33 ixpeq2dv d = D e = E b = B z B × B f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z = z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
35 25 34 eqtrd d = D e = E b = B z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z = z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
36 35 eleq2d d = D e = E b = B g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
37 29 fveq2d d = D e = E b = B Id d = Id D
38 37 5 eqtr4di d = D e = E b = B Id d = 1 ˙
39 38 fveq1d d = D e = E b = B Id d x = 1 ˙ x
40 39 fveq2d d = D e = E b = B x g x Id d x = x g x 1 ˙ x
41 16 fveq2d d = D e = E b = B Id e = Id E
42 41 6 eqtr4di d = D e = E b = B Id e = I
43 42 fveq1d d = D e = E b = B Id e f x = I f x
44 40 43 eqeq12d d = D e = E b = B x g x Id d x = Id e f x x g x 1 ˙ x = I f x
45 31 oveqd d = D e = E b = B x Hom d y = x H y
46 31 oveqd d = D e = E b = B y Hom d z = y H z
47 29 fveq2d d = D e = E b = B comp d = comp D
48 47 7 eqtr4di d = D e = E b = B comp d = · ˙
49 48 oveqd d = D e = E b = B x y comp d z = x y · ˙ z
50 49 oveqd d = D e = E b = B n x y comp d z m = n x y · ˙ z m
51 50 fveq2d d = D e = E b = B x g z n x y comp d z m = x g z n x y · ˙ z m
52 16 fveq2d d = D e = E b = B comp e = comp E
53 52 8 eqtr4di d = D e = E b = B comp e = O
54 53 oveqd d = D e = E b = B f x f y comp e f z = f x f y O f z
55 54 oveqd d = D e = E b = B y g z n f x f y comp e f z x g y m = y g z n f x f y O f z x g y m
56 51 55 eqeq12d d = D e = E b = B x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
57 46 56 raleqbidv d = D e = E b = B n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
58 45 57 raleqbidv d = D e = E b = B m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
59 15 58 raleqbidv d = D e = E b = B z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
60 15 59 raleqbidv d = D e = E b = B y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
61 44 60 anbi12d d = D e = E b = B x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
62 15 61 raleqbidv d = D e = E b = B x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
63 23 36 62 3anbi123d d = D e = E b = B f : b Base e g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
64 df-3an f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
65 63 64 bitrdi d = D e = E b = B f : b Base e g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
66 11 14 65 sbcied2 d = D e = E [˙Base d / b]˙ f : b Base e g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
67 66 opabbidv d = D e = E f g | [˙Base d / b]˙ f : b Base e g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m = f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
68 df-func Func = d Cat , e Cat f g | [˙Base d / b]˙ f : b Base e g z b × b f 1 st z Hom e f 2 nd z Hom d z x b x g x Id d x = Id e f x y b z b m x Hom d y n y Hom d z x g z n x y comp d z m = y g z n f x f y comp e f z x g y m
69 ovex C B V
70 snex f V
71 ovex f 1 st z J f 2 nd z H z V
72 71 rgenw z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V
73 ixpexg z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V
74 72 73 ax-mp z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V
75 70 74 xpex f × z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V
76 69 75 iunex f C B f × z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z V
77 simpl f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
78 77 anim2i d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
79 78 2eximi f g d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m f g d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
80 elopab d f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m f g d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
81 eliunxp d f C B f × z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z f g d = f g f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
82 79 80 81 3imtr4i d f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m d f C B f × z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
83 82 ssriv f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m f C B f × z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z
84 76 83 ssexi f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m V
85 67 68 84 ovmpoa D Cat E Cat D Func E = f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
86 9 10 85 syl2anc φ D Func E = f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
87 86 breqd φ F D Func E G F f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m G
88 brabv F f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m G F V G V
89 elex F C B F V
90 elex G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z G V
91 89 90 anim12i F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z F V G V
92 91 3adant3 F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m F V G V
93 simpl f = F g = G f = F
94 93 eleq1d f = F g = G f C B F C B
95 simpr f = F g = G g = G
96 93 fveq1d f = F g = G f 1 st z = F 1 st z
97 93 fveq1d f = F g = G f 2 nd z = F 2 nd z
98 96 97 oveq12d f = F g = G f 1 st z J f 2 nd z = F 1 st z J F 2 nd z
99 98 oveq1d f = F g = G f 1 st z J f 2 nd z H z = F 1 st z J F 2 nd z H z
100 99 ixpeq2dv f = F g = G z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z = z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z
101 95 100 eleq12d f = F g = G g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z
102 95 oveqd f = F g = G x g x = x G x
103 102 fveq1d f = F g = G x g x 1 ˙ x = x G x 1 ˙ x
104 93 fveq1d f = F g = G f x = F x
105 104 fveq2d f = F g = G I f x = I F x
106 103 105 eqeq12d f = F g = G x g x 1 ˙ x = I f x x G x 1 ˙ x = I F x
107 95 oveqd f = F g = G x g z = x G z
108 107 fveq1d f = F g = G x g z n x y · ˙ z m = x G z n x y · ˙ z m
109 93 fveq1d f = F g = G f y = F y
110 104 109 opeq12d f = F g = G f x f y = F x F y
111 93 fveq1d f = F g = G f z = F z
112 110 111 oveq12d f = F g = G f x f y O f z = F x F y O F z
113 95 oveqd f = F g = G y g z = y G z
114 113 fveq1d f = F g = G y g z n = y G z n
115 95 oveqd f = F g = G x g y = x G y
116 115 fveq1d f = F g = G x g y m = x G y m
117 112 114 116 oveq123d f = F g = G y g z n f x f y O f z x g y m = y G z n F x F y O F z x G y m
118 108 117 eqeq12d f = F g = G x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
119 118 2ralbidv f = F g = G m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
120 119 2ralbidv f = F g = G y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
121 106 120 anbi12d f = F g = G x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
122 121 ralbidv f = F g = G x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
123 94 101 122 3anbi123d f = F g = G f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
124 64 123 bitr3id f = F g = G f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
125 eqid f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m = f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m
126 124 125 brabga F V G V F f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m G F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
127 88 92 126 pm5.21nii F f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m G F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
128 20 21 elmap F C B F : B C
129 128 3anbi1i F C B G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m F : B C G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
130 127 129 bitri F f g | f C B g z B × B f 1 st z J f 2 nd z H z x B x g x 1 ˙ x = I f x y B z B m x H y n y H z x g z n x y · ˙ z m = y g z n f x f y O f z x g y m G F : B C G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m
131 87 130 bitrdi φ F D Func E G F : B C G z B × B F 1 st z J F 2 nd z H z x B x G x 1 ˙ x = I F x y B z B m x H y n y H z x G z n x y · ˙ z m = y G z n F x F y O F z x G y m