MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cat1lem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cat1lem 18114
Description: The category of sets in a "universe" containing the empty set and another set does not have pairwise disjoint hom-sets as required in Axiom CAT 1 in [Lang] p. 53. Lemma for cat1 18115. (Contributed by Zhi Wang, 15-Sep-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
cat1lem.1 𝐶 = (SetCat‘𝑈)
cat1lem.2 (𝜑𝑈𝑉)
cat1lem.3 𝐵 = (Base‘𝐶)
cat1lem.4 𝐻 = (Hom ‘𝐶)
cat1lem.5 (𝜑 → ∅ ∈ 𝑈)
cat1lem.6 (𝜑𝑌𝑈)
cat1lem.7 (𝜑 → ∅ ≠ 𝑌)
Assertion
Ref Expression
cat1lem (𝜑 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵𝑧𝐵𝑤𝐵 (((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤)))
Distinct variable groups:   𝑤,𝐵,𝑥,𝑦,𝑧   𝑤,𝐻,𝑥,𝑦,𝑧   𝑤,𝑌
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝐶(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑈(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑉(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑌(𝑥,𝑦,𝑧)

Proof of Theorem cat1lem
StepHypRef Expression
1 cat1lem.5 . . 3 (𝜑 → ∅ ∈ 𝑈)
2 cat1lem.1 . . . . 5 𝐶 = (SetCat‘𝑈)
3 cat1lem.2 . . . . 5 (𝜑𝑈𝑉)
42, 3setcbas 18096 . . . 4 (𝜑𝑈 = (Base‘𝐶))
5 cat1lem.3 . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐶)
64, 5eqtr4di 2789 . . 3 (𝜑𝑈 = 𝐵)
71, 6eleqtrd 2837 . 2 (𝜑 → ∅ ∈ 𝐵)
8 cat1lem.6 . . . 4 (𝜑𝑌𝑈)
98, 6eleqtrd 2837 . . 3 (𝜑𝑌𝐵)
10 f0 6764 . . . . 5 ∅:∅⟶∅
11 cat1lem.4 . . . . . 6 𝐻 = (Hom ‘𝐶)
122, 3, 11, 1, 1elsetchom 18099 . . . . 5 (𝜑 → (∅ ∈ (∅𝐻∅) ↔ ∅:∅⟶∅))
1310, 12mpbiri 258 . . . 4 (𝜑 → ∅ ∈ (∅𝐻∅))
14 f0 6764 . . . . 5 ∅:∅⟶𝑌
152, 3, 11, 1, 8elsetchom 18099 . . . . 5 (𝜑 → (∅ ∈ (∅𝐻𝑌) ↔ ∅:∅⟶𝑌))
1614, 15mpbiri 258 . . . 4 (𝜑 → ∅ ∈ (∅𝐻𝑌))
17 inelcm 4445 . . . 4 ((∅ ∈ (∅𝐻∅) ∧ ∅ ∈ (∅𝐻𝑌)) → ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)) ≠ ∅)
1813, 16, 17syl2anc 584 . . 3 (𝜑 → ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)) ≠ ∅)
19 cat1lem.7 . . . . 5 (𝜑 → ∅ ≠ 𝑌)
2019neneqd 2938 . . . 4 (𝜑 → ¬ ∅ = 𝑌)
2120intnand 488 . . 3 (𝜑 → ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑌))
22 oveq1 7417 . . . . . . 7 (𝑧 = ∅ → (𝑧𝐻𝑤) = (∅𝐻𝑤))
2322ineq2d 4200 . . . . . 6 (𝑧 = ∅ → ((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) = ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)))
2423neeq1d 2992 . . . . 5 (𝑧 = ∅ → (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ↔ ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)) ≠ ∅))
25 eqeq2 2748 . . . . . . 7 (𝑧 = ∅ → (∅ = 𝑧 ↔ ∅ = ∅))
2625anbi1d 631 . . . . . 6 (𝑧 = ∅ → ((∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤) ↔ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤)))
2726notbid 318 . . . . 5 (𝑧 = ∅ → (¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤) ↔ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤)))
2824, 27anbi12d 632 . . . 4 (𝑧 = ∅ → ((((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤)) ↔ (((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤))))
29 oveq2 7418 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑌 → (∅𝐻𝑤) = (∅𝐻𝑌))
3029ineq2d 4200 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑌 → ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)) = ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)))
3130neeq1d 2992 . . . . 5 (𝑤 = 𝑌 → (((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)) ≠ ∅ ↔ ((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)) ≠ ∅))
32 eqeq2 2748 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑌 → (∅ = 𝑤 ↔ ∅ = 𝑌))
3332anbi2d 630 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑌 → ((∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤) ↔ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑌)))
3433notbid 318 . . . . 5 (𝑤 = 𝑌 → (¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤) ↔ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑌)))
3531, 34anbi12d 632 . . . 4 (𝑤 = 𝑌 → ((((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑤)) ↔ (((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑌))))
3628, 35rspc2ev 3619 . . 3 ((∅ ∈ 𝐵𝑌𝐵 ∧ (((∅𝐻∅) ∩ (∅𝐻𝑌)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = ∅ ∧ ∅ = 𝑌))) → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤)))
377, 9, 18, 21, 36syl112anc 1376 . 2 (𝜑 → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤)))
38 oveq1 7417 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝑥𝐻𝑦) = (∅𝐻𝑦))
3938ineq1d 4199 . . . . . 6 (𝑥 = ∅ → ((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) = ((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)))
4039neeq1d 2992 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ↔ ((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅))
41 eqeq1 2740 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝑥 = 𝑧 ↔ ∅ = 𝑧))
4241anbi1d 631 . . . . . 6 (𝑥 = ∅ → ((𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤) ↔ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤)))
4342notbid 318 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤) ↔ ¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤)))
4440, 43anbi12d 632 . . . 4 (𝑥 = ∅ → ((((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤)) ↔ (((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤))))
45442rexbidv 3210 . . 3 (𝑥 = ∅ → (∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤)) ↔ ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤))))
46 oveq2 7418 . . . . . . 7 (𝑦 = ∅ → (∅𝐻𝑦) = (∅𝐻∅))
4746ineq1d 4199 . . . . . 6 (𝑦 = ∅ → ((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) = ((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)))
4847neeq1d 2992 . . . . 5 (𝑦 = ∅ → (((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ↔ ((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅))
49 eqeq1 2740 . . . . . . 7 (𝑦 = ∅ → (𝑦 = 𝑤 ↔ ∅ = 𝑤))
5049anbi2d 630 . . . . . 6 (𝑦 = ∅ → ((∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤) ↔ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤)))
5150notbid 318 . . . . 5 (𝑦 = ∅ → (¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤) ↔ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤)))
5248, 51anbi12d 632 . . . 4 (𝑦 = ∅ → ((((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤)) ↔ (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤))))
53522rexbidv 3210 . . 3 (𝑦 = ∅ → (∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧𝑦 = 𝑤)) ↔ ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤))))
5445, 53rspc2ev 3619 . 2 ((∅ ∈ 𝐵 ∧ ∅ ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 (((∅𝐻∅) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (∅ = 𝑧 ∧ ∅ = 𝑤))) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵𝑧𝐵𝑤𝐵 (((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤)))
557, 7, 37, 54syl3anc 1373 1 (𝜑 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵𝑧𝐵𝑤𝐵 (((𝑥𝐻𝑦) ∩ (𝑧𝐻𝑤)) ≠ ∅ ∧ ¬ (𝑥 = 𝑧𝑦 = 𝑤)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2109  wne 2933  wrex 3061  cin 3930  c0 4313  wf 6532  cfv 6536  (class class class)co 7410  Basecbs 17233  Hom chom 17287  SetCatcsetc 18093
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 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211
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 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-tp 4611  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8724  df-map 8847  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-4 12310  df-5 12311  df-6 12312  df-7 12313  df-8 12314  df-9 12315  df-n0 12507  df-z 12594  df-dec 12714  df-uz 12858  df-fz 13530  df-struct 17171  df-slot 17206  df-ndx 17218  df-base 17234  df-hom 17300  df-cco 17301  df-setc 18094
This theorem is referenced by:  cat1  18115
  Copyright terms: Public domain W3C validator