Theorem 0fucterm 50775

Description: The category of functors from an initial category is terminal. (Contributed by Zhi Wang, 17-Nov-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
0fucterm.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑉)
0fucterm.b	⊢ (𝜑 → ∅ = (Base‘𝐶))
0fucterm.d	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ Cat)
0fucterm.q	⊢ 𝑄 = (𝐶 FuncCat 𝐷)

Assertion

Ref	Expression
0fucterm	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ TermCat)

Proof of Theorem 0fucterm

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑓 𝑔 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0fucterm.q	. . . . 5 ⊢ 𝑄 = (𝐶 FuncCat 𝐷)
2	1	fucbas 18144	. . . 4 ⊢ (𝐶 Func 𝐷) = (Base‘𝑄)
3	2	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶 Func 𝐷) = (Base‘𝑄))
4		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (𝐶 Nat 𝐷) = (𝐶 Nat 𝐷)
5	1, 4	fuchom 18145	. . . 4 ⊢ (𝐶 Nat 𝐷) = (Hom ‘𝑄)
6	5	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶 Nat 𝐷) = (Hom ‘𝑄))
7		simprl 783	. . . . . . . . . 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))
8	4, 7	nat1st2nd 18135	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 ∈ (⟨(1st ‘𝑓), (2nd ‘𝑓)⟩(𝐶 Nat 𝐷)⟨(1st ‘𝑔), (2nd ‘𝑔)⟩))
9		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
10	4, 8, 9	natfn 18138	. . . . . . . 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))
12	11	ad2antrr 739	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → ∅ = (Base‘𝐶))
13	12	fneq2d 6634	. . . . . . . 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)))
14	10, 13	mpbird 260	. . . . . . 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 6671	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 Fn ∅ ↔ 𝑎 = ∅)
16	14, 15	sylib 221	. . . . . 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 785	. . . . . . . . . 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))
18	4, 17	nat1st2nd 18135	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 ∈ (⟨(1st ‘𝑓), (2nd ‘𝑓)⟩(𝐶 Nat 𝐷)⟨(1st ‘𝑔), (2nd ‘𝑔)⟩))
19	4, 18, 9	natfn 18138	. . . . . . . 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))
20	12	fneq2d 6634	. . . . . . . 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)))
21	19, 20	mpbird 260	. . . . . . 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 6671	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 Fn ∅ ↔ 𝑏 = ∅)
23	21, 22	sylib 221	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑏 = ∅)
24	16, 23	eqtr4d 2798	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) ∧ (𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ∧ 𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))) → 𝑎 = 𝑏)
25	24	ralrimivva 3205	. . . 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 3385	. . . 4 ⊢ (∃*𝑎 𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔) ↔ ∀𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)∀𝑏 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔)𝑎 = 𝑏)
27	25, 26	sylibr 237	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝐷) ∧ 𝑔 ∈ (𝐶 Func 𝐷))) → ∃*𝑎 𝑎 ∈ (𝑓(𝐶 Nat 𝐷)𝑔))
28		0fucterm.c	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑉)
29		0catg 17868	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝑉 ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) → 𝐶 ∈ Cat)
30	28, 11, 29	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
31		0fucterm.d	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ Cat)
32	1, 30, 31	fuccat 18154	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ Cat)
33	3, 6, 27, 32	isthincd 50665	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ThinCat)
34		opex 5431	. . . 4 ⊢ ⟨∅, ∅⟩ ∈ V
35	34	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ⟨∅, ∅⟩ ∈ V)
36	28, 11, 31	0funcg 50294	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶 Func 𝐷) = {⟨∅, ∅⟩})
37		sneq 4590	. . . 4 ⊢ (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → {𝑓} = {⟨∅, ∅⟩})
38	37	eqeq2d 2771	. . 3 ⊢ (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → ((𝐶 Func 𝐷) = {𝑓} ↔ (𝐶 Func 𝐷) = {⟨∅, ∅⟩}))
39	35, 36, 38	spcedv 3552	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝐶 Func 𝐷) = {𝑓})
40	2	istermc 50703	. 2 ⊢ (𝑄 ∈ TermCat ↔ (𝑄 ∈ ThinCat ∧ ∃𝑓(𝐶 Func 𝐷) = {𝑓}))
41	33, 39, 40	sylanbrc 595	1 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ TermCat)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569  ∃wex 1811   ∈ wcel 2144  ∃*wmo 2562  ∀wral 3076  Vcvv 3450  ∅c0 4278  {csn 4584  ⟨cop 4834   Fn wfn 6534  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  1^st c1st 8000  2^nd c2nd 8001  Basecbs 17393  Hom chom 17445  Catccat 17844   Func cfunc 18035   Nat cnat 18125   FuncCat cfuc 18126  ThinCatcthinc 50646  TermCatctermc 50701

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-er 8721  df-map 8853  df-ixp 8930  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-4 12411  df-5 12412  df-6 12413  df-7 12414  df-8 12415  df-9 12416  df-n0 12611  df-z 12698  df-dec 12819  df-uz 12970  df-fz 13644  df-struct 17331  df-slot 17366  df-ndx 17378  df-base 17394  df-hom 17458  df-cco 17459  df-cat 17848  df-cid 17849  df-func 18039  df-nat 18127  df-fuc 18128  df-thinc 50647  df-termc 50702

This theorem is used by:  initocmd  50946