Theorem fthsetcestrc 18234

Description: The "embedding functor" from the category of sets into the category of extensible structures which sends each set to an extensible structure consisting of the base set slot only is faithful. (Contributed by AV, 31-Mar-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
funcsetcestrc.s	⊢ 𝑆 = (SetCat‘𝑈)
funcsetcestrc.c	⊢ 𝐶 = (Base‘𝑆)
funcsetcestrc.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ {⟨(Base‘ndx), 𝑥⟩}))
funcsetcestrc.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ WUni)
funcsetcestrc.o	⊢ (𝜑 → ω ∈ 𝑈)
funcsetcestrc.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐶, 𝑦 ∈ 𝐶 ↦ ( I ↾ (𝑦 ↑m 𝑥))))
funcsetcestrc.e	⊢ 𝐸 = (ExtStrCat‘𝑈)

Assertion

Ref	Expression
fthsetcestrc	⊢ (𝜑 → 𝐹(𝑆 Faith 𝐸)𝐺)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐶   𝜑,𝑥   𝑦,𝐶,𝑥   𝜑,𝑦   𝑥,𝐸

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑦)   𝑈(𝑥,𝑦)   𝐸(𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)   𝐺(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem fthsetcestrc

Dummy variables 𝑎 𝑏 ℎ 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		funcsetcestrc.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (SetCat‘𝑈)
2		funcsetcestrc.c	. . 3 ⊢ 𝐶 = (Base‘𝑆)
3		funcsetcestrc.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ {⟨(Base‘ndx), 𝑥⟩}))
4		funcsetcestrc.u	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ WUni)
5		funcsetcestrc.o	. . 3 ⊢ (𝜑 → ω ∈ 𝑈)
6		funcsetcestrc.g	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐶, 𝑦 ∈ 𝐶 ↦ ( I ↾ (𝑦 ↑m 𝑥))))
7		funcsetcestrc.e	. . 3 ⊢ 𝐸 = (ExtStrCat‘𝑈)
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	funcsetcestrc 18233	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹(𝑆 Func 𝐸)𝐺)
9	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	funcsetcestrclem8 18231	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)⟶((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
10	4	adantr 480	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑈 ∈ WUni)
11		eqid 2740	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Hom ‘𝑆) = (Hom ‘𝑆)
12	1, 4	setcbas 18145	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (Base‘𝑆))
13	2, 12	eqtr4id 2799	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐶 = 𝑈)
14	13	eleq2d 2830	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ 𝐶 ↔ 𝑎 ∈ 𝑈))
15	14	biimpcd 249	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 ∈ 𝐶 → (𝜑 → 𝑎 ∈ 𝑈))
16	15	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) → (𝜑 → 𝑎 ∈ 𝑈))
17	16	impcom 407	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑎 ∈ 𝑈)
18	13	eleq2d 2830	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ 𝐶 ↔ 𝑏 ∈ 𝑈))
19	18	biimpcd 249	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐶 → (𝜑 → 𝑏 ∈ 𝑈))
20	19	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) → (𝜑 → 𝑏 ∈ 𝑈))
21	20	impcom 407	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑏 ∈ 𝑈)
22	1, 10, 11, 17, 21	setchom 18147	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) = (𝑏 ↑m 𝑎))
23	22	eleq2d 2830	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ↔ ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)))
24	1, 2, 3, 4, 5, 6	funcsetcestrclem6 18229	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) ∧ ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ)
25	24	3expia 1121	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
26	23, 25	sylbid 240	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
27	26	com12 32	. . . . . . . . 9 ⊢ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
28	27	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
29	28	impcom 407	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ)
30	22	eleq2d 2830	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ↔ 𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)))
31	1, 2, 3, 4, 5, 6	funcsetcestrclem6 18229	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) ∧ 𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘)
32	31	3expia 1121	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
33	30, 32	sylbid 240	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
34	33	com12 32	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
35	34	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
36	35	impcom 407	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘)
37	29, 36	eqeq12d 2756	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → (((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) ↔ ℎ = 𝑘))
38	37	biimpd 229	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → (((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) → ℎ = 𝑘))
39	38	ralrimivva 3208	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ∀ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)∀𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)(((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) → ℎ = 𝑘))
40		dff13 7292	. . . 4 ⊢ ((𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)–1-1→((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)) ↔ ((𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)⟶((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)) ∧ ∀ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)∀𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)(((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) → ℎ = 𝑘)))
41	9, 39, 40	sylanbrc 582	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)–1-1→((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
42	41	ralrimivva 3208	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑎 ∈ 𝐶 ∀𝑏 ∈ 𝐶 (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)–1-1→((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
43		eqid 2740	. . 3 ⊢ (Hom ‘𝐸) = (Hom ‘𝐸)
44	2, 11, 43	isfth2 17982	. 2 ⊢ (𝐹(𝑆 Faith 𝐸)𝐺 ↔ (𝐹(𝑆 Func 𝐸)𝐺 ∧ ∀𝑎 ∈ 𝐶 ∀𝑏 ∈ 𝐶 (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)–1-1→((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏))))
45	8, 42, 44	sylanbrc 582	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹(𝑆 Faith 𝐸)𝐺)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1537   ∈ wcel 2108  ∀wral 3067  {csn 4648  ⟨cop 4654   class class class wbr 5166   ↦ cmpt 5249   I cid 5592   ↾ cres 5702  ⟶wf 6569  –1-1→wf1 6570  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448   ∈ cmpo 7450  ωcom 7903   ↑_m cmap 8884  WUnicwun 10769  ndxcnx 17240  Basecbs 17258  Hom chom 17322   Func cfunc 17918   Faith cfth 17970  SetCatcsetc 18142  ExtStrCatcestrc 18190

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-inf2 9710  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-tp 4653  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-oadd 8526  df-omul 8527  df-er 8763  df-ec 8765  df-qs 8769  df-map 8886  df-pm 8887  df-ixp 8956  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-wun 10771  df-ni 10941  df-pli 10942  df-mi 10943  df-lti 10944  df-plpq 10977  df-mpq 10978  df-ltpq 10979  df-enq 10980  df-nq 10981  df-erq 10982  df-plq 10983  df-mq 10984  df-1nq 10985  df-rq 10986  df-ltnq 10987  df-np 11050  df-plp 11052  df-ltp 11054  df-enr 11124  df-nr 11125  df-c 11190  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-5 12359  df-6 12360  df-7 12361  df-8 12362  df-9 12363  df-n0 12554  df-z 12640  df-dec 12759  df-uz 12904  df-fz 13568  df-struct 17194  df-slot 17229  df-ndx 17241  df-base 17259  df-hom 17335  df-cco 17336  df-cat 17726  df-cid 17727  df-func 17922  df-fth 17972  df-setc 18143  df-estrc 18191

This theorem is referenced by:  embedsetcestrc  18236