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

Theorem cmdlan 50601
Description: To each colimit of a diagram there is a corresponding left Kan extention of the diagram along a functor to a terminal category. The morphism parts coincide, while the object parts are one-to-one correspondent (diag1f1o 50463). (Contributed by Zhi Wang, 26-Nov-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
lmdran.1 (𝜑1 ∈ TermCat)
lmdran.g (𝜑𝐺 ∈ (𝐷 Func 1 ))
lmdran.l 𝐿 = (𝐶Δfunc 1 )
lmdran.y (𝜑𝑌 = ((1st𝐿)‘𝑋))
Assertion
Ref Expression
cmdlan (𝜑 → (𝑋((𝐶 Colimit 𝐷)‘𝐹)𝑀𝑌(𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹)𝑀))

Proof of Theorem cmdlan
StepHypRef Expression
1 cmdfval2 50585 . . 3 ((𝐶 Colimit 𝐷)‘𝐹) = ((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)
21breqi 5109 . 2 (𝑋((𝐶 Colimit 𝐷)‘𝐹)𝑀𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀)
3 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀)
43up1st2nd 50114 . . . . . 6 ((𝜑𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑋(⟨(1st ‘(𝐶Δfunc𝐷)), (2nd ‘(𝐶Δfunc𝐷))⟩(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀)
5 eqid 2760 . . . . . . 7 (𝐷 FuncCat 𝐶) = (𝐷 FuncCat 𝐶)
65fucbas 18055 . . . . . 6 (𝐷 Func 𝐶) = (Base‘(𝐷 FuncCat 𝐶))
74, 6uprcl3 50119 . . . . 5 ((𝜑𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶))
8 eqid 2760 . . . . . 6 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
94, 8uprcl4 50120 . . . . 5 ((𝜑𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))
107, 9jca 521 . . . 4 ((𝜑𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶)))
11 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀)
1211up1st2nd 50114 . . . . . 6 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑌(⟨(1st ‘(⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)), (2nd ‘(⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺))⟩(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀)
1312, 6uprcl3 50119 . . . . 5 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶))
14 lmdran.y . . . . . . . . 9 (𝜑𝑌 = ((1st𝐿)‘𝑋))
1514adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑌 = ((1st𝐿)‘𝑋))
16 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 ( 1 FuncCat 𝐶) = ( 1 FuncCat 𝐶)
1716fucbas 18055 . . . . . . . . . 10 ( 1 Func 𝐶) = (Base‘( 1 FuncCat 𝐶))
1812, 17uprcl4 50120 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑌 ∈ ( 1 Func 𝐶))
19 relfunc 17954 . . . . . . . . 9 Rel ( 1 Func 𝐶)
2018, 19oppfrcllem 50056 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑌 ≠ ∅)
2115, 20eqnetrrd 3023 . . . . . . 7 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → ((1st𝐿)‘𝑋) ≠ ∅)
22 fvfundmfvn0 6919 . . . . . . . 8 (((1st𝐿)‘𝑋) ≠ ∅ → (𝑋 ∈ dom (1st𝐿) ∧ Fun ((1st𝐿) ↾ {𝑋})))
2322simpld 500 . . . . . . 7 (((1st𝐿)‘𝑋) ≠ ∅ → 𝑋 ∈ dom (1st𝐿))
2421, 23syl 18 . . . . . 6 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑋 ∈ dom (1st𝐿))
25 lmdran.1 . . . . . . . . . . 11 (𝜑1 ∈ TermCat)
2625adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → 1 ∈ TermCat)
27 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → 𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶))
2827func1st2nd 50005 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → (1st𝐹)(𝐷 Func 𝐶)(2nd𝐹))
2928funcrcl3 50009 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → 𝐶 ∈ Cat)
30 lmdran.l . . . . . . . . . 10 𝐿 = (𝐶Δfunc 1 )
318, 26, 29, 30diag1f1o 50463 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)–1-1-onto→( 1 Func 𝐶))
32 f1of 6818 . . . . . . . . 9 ((1st𝐿):(Base‘𝐶)–1-1-onto→( 1 Func 𝐶) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)⟶( 1 Func 𝐶))
3331, 32syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)⟶( 1 Func 𝐶))
3433fdmd 6714 . . . . . . 7 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → dom (1st𝐿) = (Base‘𝐶))
3513, 34syldan 603 . . . . . 6 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → dom (1st𝐿) = (Base‘𝐶))
3624, 35eleqtrd 2862 . . . . 5 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))
3713, 36jca 521 . . . 4 ((𝜑𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀) → (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶)))
3814adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → 𝑌 = ((1st𝐿)‘𝑋))
39 eqid 2760 . . . . . 6 (𝐶Δfunc𝐷) = (𝐶Δfunc𝐷)
40 lmdran.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ (𝐷 Func 1 ))
4140adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → 𝐺 ∈ (𝐷 Func 1 ))
4229adantrr 730 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → 𝐶 ∈ Cat)
43 eqidd 2761 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → (⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺) = (⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺))
4430, 39, 41, 42, 43prcofdiag 50323 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → ((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺) ∘func 𝐿) = (𝐶Δfunc𝐷))
45 simprr 785 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))
4616, 42, 5, 41prcoffunca 50315 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → (⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺) ∈ (( 1 FuncCat 𝐶) Func (𝐷 FuncCat 𝐶)))
4729, 26, 16, 30diagffth 50467 . . . . . 6 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → 𝐿 ∈ ((𝐶 Full ( 1 FuncCat 𝐶)) ∩ (𝐶 Faith ( 1 FuncCat 𝐶))))
4847adantrr 730 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → 𝐿 ∈ ((𝐶 Full ( 1 FuncCat 𝐶)) ∩ (𝐶 Faith ( 1 FuncCat 𝐶))))
49 f1ofo 6826 . . . . . . 7 ((1st𝐿):(Base‘𝐶)–1-1-onto→( 1 Func 𝐶) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)–onto→( 1 Func 𝐶))
5031, 49syl 18 . . . . . 6 ((𝜑𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶)) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)–onto→( 1 Func 𝐶))
5150adantrr 730 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → (1st𝐿):(Base‘𝐶)–onto→( 1 Func 𝐶))
528, 17, 38, 44, 45, 46, 48, 51uptr2a 50151 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹 ∈ (𝐷 Func 𝐶) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐶))) → (𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀))
5310, 37, 52bibiad 853 . . 3 (𝜑 → (𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀))
54 eqid 2760 . . . . . 6 (⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺) = (⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)
5516, 5, 54lanval2 50556 . . . . 5 (𝐺 ∈ (𝐷 Func 1 ) → (𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹) = ((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹))
5640, 55syl 18 . . . 4 (𝜑 → (𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹) = ((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹))
5756breqd 5114 . . 3 (𝜑 → (𝑌(𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹)𝑀𝑌((⟨ 1 , 𝐶⟩ −∘F 𝐺)(( 1 FuncCat 𝐶) UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀))
5853, 57bitr4d 285 . 2 (𝜑 → (𝑋((𝐶Δfunc𝐷)(𝐶 UP (𝐷 FuncCat 𝐶))𝐹)𝑀𝑌(𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹)𝑀))
592, 58bitrid 286 1 (𝜑 → (𝑋((𝐶 Colimit 𝐷)‘𝐹)𝑀𝑌(𝐺(⟨𝐷, 1 ⟩ Lan 𝐶)𝐹)𝑀))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  wne 2955  cin 3898  c0 4279  {csn 4584  cop 4590   class class class wbr 5103  dom cdm 5655  cres 5657  Fun wfun 6527  wf 6529  ontowfo 6531  1-1-ontowf1o 6532  cfv 6533  (class class class)co 7414  1st c1st 7985  2nd c2nd 7986  Basecbs 17304  Catccat 17755   Func cfunc 17946   Full cful 17996   Faith cfth 17997   FuncCat cfuc 18037  Δfunccdiag 18303   UP cup 50102   −∘F cprcof 50302  TermCatctermc 50401   Lan clan 50534   Colimit ccmd 50573
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-1o 8458  df-er 8699  df-map 8831  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-fz 13565  df-struct 17242  df-slot 17277  df-ndx 17289  df-base 17305  df-hom 17369  df-cco 17370  df-cat 17759  df-cid 17760  df-func 17950  df-cofu 17952  df-full 17998  df-fth 17999  df-nat 18038  df-fuc 18039  df-xpc 18263  df-1stf 18264  df-curf 18305  df-diag 18307  df-up 50103  df-swapf 50189  df-fuco 50246  df-prcof 50303  df-thinc 50347  df-termc 50402  df-lan 50536  df-cmd 50575
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator