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Theorem ismon2

Description: Write out the monomorphism property directly. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses ismon.b ⊢ B = Base C
ismon.h ⊢ H = Hom ⁡ C
ismon.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
ismon.s ⊢ M = Mono ⁡ C
ismon.c ⊢ φ → C ∈ Cat
ismon.x ⊢ φ → X ∈ B
ismon.y ⊢ φ → Y ∈ B
Assertion ismon2 ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ismon.b ⊢ B = Base C
2 ismon.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 ismon.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
4 ismon.s ⊢ M = Mono ⁡ C
5 ismon.c ⊢ φ → C ∈ Cat
6 ismon.x ⊢ φ → X ∈ B
7 ismon.y ⊢ φ → Y ∈ B
8 1 2 3 4 5 6 7 ismon ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1
9 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → C ∈ Cat
10 simprl ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → z ∈ B
11 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → X ∈ B
12 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → Y ∈ B
13 simprr ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → g ∈ z H X
14 simplr ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → F ∈ X H Y
15 1 2 3 9 10 11 12 13 14 catcocl ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → F z X · ˙ Y g ∈ z H Y
16 15 anassrs ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B ∧ g ∈ z H X → F z X · ˙ Y g ∈ z H Y
17 16 ralrimiva ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B → ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y
18 eqid ⊢ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g = g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g
19 18 fmpt ⊢ ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y ↔ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ z H Y
20 df-f1 ⊢ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ 1-1 z H Y ↔ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ z H Y ∧ Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1
21 20 baib ⊢ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ z H Y → g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ 1-1 z H Y ↔ Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1
22 19 21 sylbi ⊢ ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y → g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ 1-1 z H Y ↔ Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1
23 oveq2 ⊢ g = h → F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h
24 18 23 f1mpt ⊢ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ 1-1 z H Y ↔ ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y ∧ ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
25 24 baib ⊢ ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y → g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g : z H X ⟶ 1-1 z H Y ↔ ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
26 22 25 bitr3d ⊢ ∀ g ∈ z H X F z X · ˙ Y g ∈ z H Y → Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1 ↔ ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
27 17 26 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y ∧ z ∈ B → Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1 ↔ ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
28 27 ralbidva ⊢ φ ∧ F ∈ X H Y → ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1 ↔ ∀ z ∈ B ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
29 28 pm5.32da ⊢ φ → F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B Fun ⁡ g ∈ z H X ⟼ F z X · ˙ Y g -1 ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h
30 8 29 bitrd ⊢ φ → F ∈ X M Y ↔ F ∈ X H Y ∧ ∀ z ∈ B ∀ g ∈ z H X ∀ h ∈ z H X F z X · ˙ Y g = F z X · ˙ Y h → g = h