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Theorem upciclem4

Description: Lemma for upcic and upeu . (Contributed by Zhi Wang, 19-Sep-2025)

Ref Expression
Hypotheses upcic.b ⊢ B = Base D
upcic.c ⊢ C = Base E
upcic.h ⊢ H = Hom ⁡ D
upcic.j ⊢ J = Hom ⁡ E
upcic.o ⊢ O = comp ⁡ E
upcic.f ⊢ φ → F D Func E G
upcic.x ⊢ φ → X ∈ B
upcic.y ⊢ φ → Y ∈ B
upcic.z ⊢ φ → Z ∈ C
upcic.m ⊢ φ → M ∈ Z J F ⁡ X
upcic.1 ⊢ φ → ∀ w ∈ B ∀ f ∈ Z J F ⁡ w ∃! k ∈ X H w f = X G w ⁡ k Z F ⁡ X O F ⁡ w M
upcic.n ⊢ φ → N ∈ Z J F ⁡ Y
upcic.2 ⊢ φ → ∀ v ∈ B ∀ g ∈ Z J F ⁡ v ∃! l ∈ Y H v g = Y G v ⁡ l Z F ⁡ Y O F ⁡ v N
Assertion upciclem4 ⊢ φ → X ≃ 𝑐 ⁡ D Y ∧ ∃ r ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 upcic.b ⊢ B = Base D
2 upcic.c ⊢ C = Base E
3 upcic.h ⊢ H = Hom ⁡ D
4 upcic.j ⊢ J = Hom ⁡ E
5 upcic.o ⊢ O = comp ⁡ E
6 upcic.f ⊢ φ → F D Func E G
7 upcic.x ⊢ φ → X ∈ B
8 upcic.y ⊢ φ → Y ∈ B
9 upcic.z ⊢ φ → Z ∈ C
10 upcic.m ⊢ φ → M ∈ Z J F ⁡ X
11 upcic.1 ⊢ φ → ∀ w ∈ B ∀ f ∈ Z J F ⁡ w ∃! k ∈ X H w f = X G w ⁡ k Z F ⁡ X O F ⁡ w M
12 upcic.n ⊢ φ → N ∈ Z J F ⁡ Y
13 upcic.2 ⊢ φ → ∀ v ∈ B ∀ g ∈ Z J F ⁡ v ∃! l ∈ Y H v g = Y G v ⁡ l Z F ⁡ Y O F ⁡ v N
14 11 8 12 upciclem1 ⊢ φ → ∃! p ∈ X H Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
15 reurex ⊢ ∃! p ∈ X H Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → ∃ p ∈ X H Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
16 14 15 syl ⊢ φ → ∃ p ∈ X H Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
17 simpl ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → φ
18 13 7 10 upciclem1 ⊢ φ → ∃! q ∈ Y H X M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N
19 reurex ⊢ ∃! q ∈ Y H X M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → ∃ q ∈ Y H X M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N
20 17 18 19 3syl ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → ∃ q ∈ Y H X M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N
21 eqid ⊢ Iso ⁡ D = Iso ⁡ D
22 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → F D Func E G
23 22 funcrcl2 ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → D ∈ Cat
24 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → X ∈ B
25 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → Y ∈ B
26 eqid ⊢ comp ⁡ D = comp ⁡ D
27 eqid ⊢ Id ⁡ D = Id ⁡ D
28 simplrl ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → p ∈ X H Y
29 simprl ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → q ∈ Y H X
30 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → Z ∈ C
31 10 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → M ∈ Z J F ⁡ X
32 11 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → ∀ w ∈ B ∀ f ∈ Z J F ⁡ w ∃! k ∈ X H w f = X G w ⁡ k Z F ⁡ X O F ⁡ w M
33 simprr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N
34 simplrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
35 1 2 3 4 5 22 24 25 30 31 32 26 28 29 33 34 upciclem3 ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → q X Y comp ⁡ D X p = Id ⁡ D ⁡ X
36 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → N ∈ Z J F ⁡ Y
37 13 ad2antrr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → ∀ v ∈ B ∀ g ∈ Z J F ⁡ v ∃! l ∈ Y H v g = Y G v ⁡ l Z F ⁡ Y O F ⁡ v N
38 1 2 3 4 5 22 25 24 30 36 37 26 29 28 34 33 upciclem3 ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → p Y X comp ⁡ D Y q = Id ⁡ D ⁡ Y
39 1 3 26 21 27 23 24 25 28 29 35 38 isisod ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → p ∈ X Iso ⁡ D Y
40 21 1 23 24 25 39 brcici ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ∧ q ∈ Y H X ∧ M = Y G X ⁡ q Z F ⁡ Y O F ⁡ X N → X ≃ 𝑐 ⁡ D Y
41 20 40 rexlimddv ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → X ≃ 𝑐 ⁡ D Y
42 16 41 rexlimddv ⊢ φ → X ≃ 𝑐 ⁡ D Y
43 20 39 rexlimddv ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → p ∈ X Iso ⁡ D Y
44 simprr ⊢ φ ∧ p ∈ X H Y ∧ N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M → N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
45 16 43 44 reximssdv ⊢ φ → ∃ p ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
46 fveq2 ⊢ p = r → X G Y ⁡ p = X G Y ⁡ r
47 46 oveq1d ⊢ p = r → X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
48 47 eqeq2d ⊢ p = r → N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ↔ N = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
49 48 cbvrexvw ⊢ ∃ p ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ p Z F ⁡ X O F ⁡ Y M ↔ ∃ r ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
50 45 49 sylib ⊢ φ → ∃ r ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M
51 42 50 jca ⊢ φ → X ≃ 𝑐 ⁡ D Y ∧ ∃ r ∈ X Iso ⁡ D Y N = X G Y ⁡ r Z F ⁡ X O F ⁡ Y M