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Theorem isnat

Description: Property of being a natural transformation. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Jan-2017)

Ref Expression
Hypotheses natfval.1 N = C Nat D
natfval.b B = Base C
natfval.h H = Hom C
natfval.j J = Hom D
natfval.o · ˙ = comp D
isnat.f φ F C Func D G
isnat.g φ K C Func D L
Assertion isnat φ A F G N K L A x B F x J K x x B y B h x H y A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 natfval.1 N = C Nat D
2 natfval.b B = Base C
3 natfval.h H = Hom C
4 natfval.j J = Hom D
5 natfval.o · ˙ = comp D
6 isnat.f φ F C Func D G
7 isnat.g φ K C Func D L
8 1 2 3 4 5 natfval N = f C Func D , g C Func D 1 st f / r 1 st g / s a x B r x J s x | x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x
9 8 a1i φ N = f C Func D , g C Func D 1 st f / r 1 st g / s a x B r x J s x | x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x
10 fvexd φ f = F G g = K L 1 st f V
11 simprl φ f = F G g = K L f = F G
12 11 fveq2d φ f = F G g = K L 1 st f = 1 st F G
13 relfunc Rel C Func D
14 brrelex12 Rel C Func D F C Func D G F V G V
15 13 6 14 sylancr φ F V G V
16 op1stg F V G V 1 st F G = F
17 15 16 syl φ 1 st F G = F
18 17 adantr φ f = F G g = K L 1 st F G = F
19 12 18 eqtrd φ f = F G g = K L 1 st f = F
20 fvexd φ f = F G g = K L r = F 1 st g V
21 simplrr φ f = F G g = K L r = F g = K L
22 21 fveq2d φ f = F G g = K L r = F 1 st g = 1 st K L
23 brrelex12 Rel C Func D K C Func D L K V L V
24 13 7 23 sylancr φ K V L V
25 op1stg K V L V 1 st K L = K
26 24 25 syl φ 1 st K L = K
27 26 ad2antrr φ f = F G g = K L r = F 1 st K L = K
28 22 27 eqtrd φ f = F G g = K L r = F 1 st g = K
29 simplr φ f = F G g = K L r = F s = K r = F
30 29 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K r x = F x
31 simpr φ f = F G g = K L r = F s = K s = K
32 31 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K s x = K x
33 30 32 oveq12d φ f = F G g = K L r = F s = K r x J s x = F x J K x
34 33 ixpeq2dv φ f = F G g = K L r = F s = K x B r x J s x = x B F x J K x
35 29 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K r y = F y
36 30 35 opeq12d φ f = F G g = K L r = F s = K r x r y = F x F y
37 31 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K s y = K y
38 36 37 oveq12d φ f = F G g = K L r = F s = K r x r y · ˙ s y = F x F y · ˙ K y
39 eqidd φ f = F G g = K L r = F s = K a y = a y
40 11 ad2antrr φ f = F G g = K L r = F s = K f = F G
41 40 fveq2d φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd f = 2 nd F G
42 op2ndg F V G V 2 nd F G = G
43 15 42 syl φ 2 nd F G = G
44 43 ad3antrrr φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd F G = G
45 41 44 eqtrd φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd f = G
46 45 oveqd φ f = F G g = K L r = F s = K x 2 nd f y = x G y
47 46 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K x 2 nd f y h = x G y h
48 38 39 47 oveq123d φ f = F G g = K L r = F s = K a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = a y F x F y · ˙ K y x G y h
49 30 32 opeq12d φ f = F G g = K L r = F s = K r x s x = F x K x
50 49 37 oveq12d φ f = F G g = K L r = F s = K r x s x · ˙ s y = F x K x · ˙ K y
51 21 adantr φ f = F G g = K L r = F s = K g = K L
52 51 fveq2d φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd g = 2 nd K L
53 op2ndg K V L V 2 nd K L = L
54 24 53 syl φ 2 nd K L = L
55 54 ad3antrrr φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd K L = L
56 52 55 eqtrd φ f = F G g = K L r = F s = K 2 nd g = L
57 56 oveqd φ f = F G g = K L r = F s = K x 2 nd g y = x L y
58 57 fveq1d φ f = F G g = K L r = F s = K x 2 nd g y h = x L y h
59 eqidd φ f = F G g = K L r = F s = K a x = a x
60 50 58 59 oveq123d φ f = F G g = K L r = F s = K x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x = x L y h F x K x · ˙ K y a x
61 48 60 eqeq12d φ f = F G g = K L r = F s = K a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
62 61 ralbidv φ f = F G g = K L r = F s = K h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
63 62 2ralbidv φ f = F G g = K L r = F s = K x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
64 34 63 rabeqbidv φ f = F G g = K L r = F s = K a x B r x J s x | x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x = a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
65 20 28 64 csbied2 φ f = F G g = K L r = F 1 st g / s a x B r x J s x | x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x = a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
66 10 19 65 csbied2 φ f = F G g = K L 1 st f / r 1 st g / s a x B r x J s x | x B y B h x H y a y r x r y · ˙ s y x 2 nd f y h = x 2 nd g y h r x s x · ˙ s y a x = a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
67 df-br F C Func D G F G C Func D
68 6 67 sylib φ F G C Func D
69 df-br K C Func D L K L C Func D
70 7 69 sylib φ K L C Func D
71 ovex F x J K x V
72 71 rgenw x B F x J K x V
73 ixpexg x B F x J K x V x B F x J K x V
74 72 73 ax-mp x B F x J K x V
75 74 rabex a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x V
76 75 a1i φ a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x V
77 9 66 68 70 76 ovmpod φ F G N K L = a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
78 77 eleq2d φ A F G N K L A a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x
79 fveq1 a = A a y = A y
80 79 oveq1d a = A a y F x F y · ˙ K y x G y h = A y F x F y · ˙ K y x G y h
81 fveq1 a = A a x = A x
82 81 oveq2d a = A x L y h F x K x · ˙ K y a x = x L y h F x K x · ˙ K y A x
83 80 82 eqeq12d a = A a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x
84 83 ralbidv a = A h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x h x H y A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x
85 84 2ralbidv a = A x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x x B y B h x H y A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x
86 85 elrab A a x B F x J K x | x B y B h x H y a y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y a x A x B F x J K x x B y B h x H y A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x
87 78 86 bitrdi φ A F G N K L A x B F x J K x x B y B h x H y A y F x F y · ˙ K y x G y h = x L y h F x K x · ˙ K y A x