Users' Mathboxes Mathbox for Zhi Wang < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  0fucterm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 0fucterm 49532
Description: The category of functors from an initial category is terminal. (Contributed by Zhi Wang, 17-Nov-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
0fucterm.c (𝜑𝐶𝑉)
0fucterm.b (𝜑 → ∅ = (Base‘𝐶))
0fucterm.d (𝜑𝐷 ∈ Cat)
0fucterm.q 𝑄 = (𝐶 FuncCat 𝐷)
Assertion
Ref Expression
0fucterm (𝜑𝑄 ∈ TermCat)

Proof of Theorem 0fucterm
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑓 𝑔 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 0fucterm.q . . . . 5 𝑄 = (𝐶 FuncCat 𝐷)
21fucbas 17925 . . . 4 (𝐶 Func 𝐷) = (Base‘𝑄)
32a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝐶 Func 𝐷) = (Base‘𝑄))
4 eqid 2729 . . . . 5 (𝐶 Nat 𝐷) = (𝐶 Nat 𝐷)
51, 4fuchom 17926 . . . 4 (𝐶 Nat 𝐷) = (Hom ‘𝑄)
65a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝐶 Nat 𝐷) = (Hom ‘𝑄))
7 simprl 770 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))
84, 7nat1st2nd 17916 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 ∈ (⟨(1st𝑓), (2nd𝑓)⟩(𝐶 Nat 𝐷)⟨(1st𝑔), (2nd𝑔)⟩))
9 eqid 2729 . . . . . . . . 9 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
104, 8, 9natfn 17919 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 Fn (Base‘𝐶))
11 0fucterm.b . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∅ = (Base‘𝐶))
1211ad2antrr 726 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → ∅ = (Base‘𝐶))
1312fneq2d 6612 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → (𝑎 Fn ∅ ↔ 𝑎 Fn (Base‘𝐶)))
1410, 13mpbird 257 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 Fn ∅)
15 fn0 6649 . . . . . . 7 (𝑎 Fn ∅ ↔ 𝑎 = ∅)
1614, 15sylib 218 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 = ∅)
17 simprr 772 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))
184, 17nat1st2nd 17916 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 ∈ (⟨(1st𝑓), (2nd𝑓)⟩(𝐶 Nat 𝐷)⟨(1st𝑔), (2nd𝑔)⟩))
194, 18, 9natfn 17919 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 Fn (Base‘𝐶))
2012fneq2d 6612 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → (𝑏 Fn ∅ ↔ 𝑏 Fn (Base‘𝐶)))
2119, 20mpbird 257 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 Fn ∅)
22 fn0 6649 . . . . . . 7 (𝑏 Fn ∅ ↔ 𝑏 = ∅)
2321, 22sylib 218 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 = ∅)
2416, 23eqtr4d 2767 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 = 𝑏)
2524ralrimivva 3180 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) → ∀𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)∀𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)𝑎 = 𝑏)
26 moel 3376 . . . 4 (∃*𝑎 𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ↔ ∀𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)∀𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)𝑎 = 𝑏)
2725, 26sylibr 234 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) → ∃*𝑎 𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))
28 0fucterm.c . . . . 5 (𝜑𝐶𝑉)
29 0catg 17649 . . . . 5 ((𝐶𝑉 ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) → 𝐶 ∈ Cat)
3028, 11, 29syl2anc 584 . . . 4 (𝜑𝐶 ∈ Cat)
31 0fucterm.d . . . 4 (𝜑𝐷 ∈ Cat)
321, 30, 31fuccat 17935 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ Cat)
333, 6, 27, 32isthincd 49425 . 2 (𝜑𝑄 ∈ ThinCat)
34 opex 5424 . . . 4 ⟨∅, ∅⟩ ∈ V
3534a1i 11 . . 3 (𝜑 → ⟨∅, ∅⟩ ∈ V)
3628, 11, 310funcg 49074 . . 3 (𝜑 → (𝐶 Func 𝐷) = {⟨∅, ∅⟩})
37 sneq 4599 . . . 4 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → {𝑓} = {⟨∅, ∅⟩})
3837eqeq2d 2740 . . 3 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → ((𝐶 Func 𝐷) = {𝑓} ↔ (𝐶 Func 𝐷) = {⟨∅, ∅⟩}))
3935, 36, 38spcedv 3564 . 2 (𝜑 → ∃𝑓(𝐶 Func 𝐷) = {𝑓})
402istermc 49463 . 2 (𝑄 ∈ TermCat ↔ (𝑄 ∈ ThinCat ∧ ∃𝑓(𝐶 Func 𝐷) = {𝑓}))
4133, 39, 40sylanbrc 583 1 (𝜑𝑄 ∈ TermCat)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wex 1779  wcel 2109  ∃*wmo 2531  wral 3044  Vcvv 3447  c0 4296  {csn 4589  cop 4595   Fn wfn 6506  cfv 6511  (class class class)co 7387  1st c1st 7966  2nd c2nd 7967  Basecbs 17179  Hom chom 17231  Catccat 17625   Func cfunc 17816   Nat cnat 17906   FuncCat cfuc 17907  ThinCatcthinc 49406  TermCatctermc 49461
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-1o 8434  df-er 8671  df-map 8801  df-ixp 8871  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-nn 12187  df-2 12249  df-3 12250  df-4 12251  df-5 12252  df-6 12253  df-7 12254  df-8 12255  df-9 12256  df-n0 12443  df-z 12530  df-dec 12650  df-uz 12794  df-fz 13469  df-struct 17117  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-hom 17244  df-cco 17245  df-cat 17629  df-cid 17630  df-func 17820  df-nat 17908  df-fuc 17909  df-thinc 49407  df-termc 49462
This theorem is referenced by:  initocmd  49658
  Copyright terms: Public domain W3C validator