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Theorem upeu2lem

Description: Lemma for upeu2 . There exists a unique morphism from Y to Z that commutes if F : X --> Y is an isomorphism. (Contributed by Zhi Wang, 20-Sep-2025)

Ref Expression
Hypotheses upeu2lem.b ⊢ B = Base C
upeu2lem.h ⊢ H = Hom ⁡ C
upeu2lem.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
upeu2lem.i ⊢ I = Iso ⁡ C
upeu2lem.c ⊢ φ → C ∈ Cat
upeu2lem.x ⊢ φ → X ∈ B
upeu2lem.y ⊢ φ → Y ∈ B
upeu2lem.z ⊢ φ → Z ∈ B
upeu2lem.f ⊢ φ → F ∈ X I Y
upeu2lem.g ⊢ φ → G ∈ X H Z
Assertion upeu2lem ⊢ φ → ∃! k ∈ Y H Z G = k X Y · ˙ Z F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 upeu2lem.b ⊢ B = Base C
2 upeu2lem.h ⊢ H = Hom ⁡ C
3 upeu2lem.o ⊢ · ˙ = comp ⁡ C
4 upeu2lem.i ⊢ I = Iso ⁡ C
5 upeu2lem.c ⊢ φ → C ∈ Cat
6 upeu2lem.x ⊢ φ → X ∈ B
7 upeu2lem.y ⊢ φ → Y ∈ B
8 upeu2lem.z ⊢ φ → Z ∈ B
9 upeu2lem.f ⊢ φ → F ∈ X I Y
10 upeu2lem.g ⊢ φ → G ∈ X H Z
11 1 2 4 5 7 6 isohom ⊢ φ → Y I X ⊆ Y H X
12 eqid ⊢ Inv ⁡ C = Inv ⁡ C
13 1 12 5 6 7 4 invf ⊢ φ → X Inv ⁡ C Y : X I Y ⟶ Y I X
14 13 9 ffvelcdmd ⊢ φ → X Inv ⁡ C Y ⁡ F ∈ Y I X
15 11 14 sseldd ⊢ φ → X Inv ⁡ C Y ⁡ F ∈ Y H X
16 1 2 3 5 7 6 8 15 10 catcocl ⊢ φ → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F ∈ Y H Z
17 oveq1 ⊢ G = k X Y · ˙ Z F → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F
18 17 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ G = k X Y · ˙ Z F → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F
19 5 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → C ∈ Cat
20 7 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → Y ∈ B
21 6 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → X ∈ B
22 15 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → X Inv ⁡ C Y ⁡ F ∈ Y H X
23 1 2 4 5 6 7 isohom ⊢ φ → X I Y ⊆ X H Y
24 23 9 sseldd ⊢ φ → F ∈ X H Y
25 24 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → F ∈ X H Y
26 8 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → Z ∈ B
27 simpr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → k ∈ Y H Z
28 1 2 3 19 20 21 20 22 25 26 27 catass ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k Y Y · ˙ Z F Y X · ˙ Y X Inv ⁡ C Y ⁡ F
29 9 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → F ∈ X I Y
30 eqid ⊢ Id ⁡ C = Id ⁡ C
31 3 oveqi ⊢ Y X · ˙ Y = Y X comp ⁡ C Y
32 1 4 12 19 21 20 29 30 31 isocoinvid ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → F Y X · ˙ Y X Inv ⁡ C Y ⁡ F = Id ⁡ C ⁡ Y
33 32 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → k Y Y · ˙ Z F Y X · ˙ Y X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k Y Y · ˙ Z Id ⁡ C ⁡ Y
34 1 2 30 19 20 3 26 27 catrid ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → k Y Y · ˙ Z Id ⁡ C ⁡ Y = k
35 28 33 34 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k
36 35 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ G = k X Y · ˙ Z F → k X Y · ˙ Z F Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F = k
37 18 36 eqtr2d ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ G = k X Y · ˙ Z F → k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F
38 oveq1 ⊢ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F → k X Y · ˙ Z F = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ Z F
39 38 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F → k X Y · ˙ Z F = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ Z F
40 10 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G ∈ X H Z
41 1 2 3 19 21 20 21 25 22 26 40 catass ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ Z F = G X X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ X F
42 3 oveqi ⊢ X Y · ˙ X = X Y comp ⁡ C X
43 1 4 12 19 21 20 29 30 42 invcoisoid ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ X F = Id ⁡ C ⁡ X
44 43 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G X X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ X F = G X X · ˙ Z Id ⁡ C ⁡ X
45 1 2 30 19 21 3 26 40 catrid ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G X X · ˙ Z Id ⁡ C ⁡ X = G
46 41 44 45 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ Z F = G
47 46 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F → G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F X Y · ˙ Z F = G
48 39 47 eqtr2d ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z ∧ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F → G = k X Y · ˙ Z F
49 37 48 impbida ⊢ φ ∧ k ∈ Y H Z → G = k X Y · ˙ Z F ↔ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F
50 49 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ Y H Z G = k X Y · ˙ Z F ↔ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F
51 reu6i ⊢ G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F ∈ Y H Z ∧ ∀ k ∈ Y H Z G = k X Y · ˙ Z F ↔ k = G Y X · ˙ Z X Inv ⁡ C Y ⁡ F → ∃! k ∈ Y H Z G = k X Y · ˙ Z F
52 16 50 51 syl2anc ⊢ φ → ∃! k ∈ Y H Z G = k X Y · ˙ Z F