Theorem fthsetcestrc 18368

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 18367	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹(𝑆 Func 𝐸)𝐺)
9	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	funcsetcestrclem8 18365	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)⟶((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
10	4	adantr 486	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑈 ∈ WUni)
11		eqid 2763	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Hom ‘𝑆) = (Hom ‘𝑆)
12	1, 4	setcbas 18282	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (Base‘𝑆))
13	2, 12	eqtr4id 2817	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐶 = 𝑈)
14	13	eleq2d 2850	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ 𝐶 ↔ 𝑎 ∈ 𝑈))
15	14	biimpcd 252	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 ∈ 𝐶 → (𝜑 → 𝑎 ∈ 𝑈))
16	15	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) → (𝜑 → 𝑎 ∈ 𝑈))
17	16	impcom 413	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑎 ∈ 𝑈)
18	13	eleq2d 2850	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ 𝐶 ↔ 𝑏 ∈ 𝑈))
19	18	biimpcd 252	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐶 → (𝜑 → 𝑏 ∈ 𝑈))
20	19	adantl 487	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) → (𝜑 → 𝑏 ∈ 𝑈))
21	20	impcom 413	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → 𝑏 ∈ 𝑈)
22	1, 10, 11, 17, 21	setchom 18284	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) = (𝑏 ↑m 𝑎))
23	22	eleq2d 2850	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ↔ ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)))
24	1, 2, 3, 4, 5, 6	funcsetcestrclem6 18363	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) ∧ ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ)
25	24	3expia 1139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑏 ↑m 𝑎) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
26	23, 25	sylbid 243	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
27	26	com12 33	. . . . . . . . 9 ⊢ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
28	27	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ))
29	28	impcom 413	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → ((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ℎ)
30	22	eleq2d 2850	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ↔ 𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)))
31	1, 2, 3, 4, 5, 6	funcsetcestrclem6 18363	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶) ∧ 𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘)
32	31	3expia 1139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑏 ↑m 𝑎) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
33	30, 32	sylbid 243	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
34	33	com12 33	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
35	34	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)) → ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘))
36	35	impcom 413	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) ∧ (ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏) ∧ 𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏))) → ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) = 𝑘)
37	29, 36	eqeq12d 2779	. . . . . 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 232	. . . . 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 3209	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → ∀ℎ ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)∀𝑘 ∈ (𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)(((𝑎𝐺𝑏)‘ℎ) = ((𝑎𝐺𝑏)‘𝑘) → ℎ = 𝑘))
40		dff13 7281	. . . 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 595	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐶 ∧ 𝑏 ∈ 𝐶)) → (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)⟶1-1((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
42	41	ralrimivva 3209	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑎 ∈ 𝐶 ∀𝑏 ∈ 𝐶 (𝑎𝐺𝑏):(𝑎(Hom ‘𝑆)𝑏)⟶1-1((𝐹‘𝑎)(Hom ‘𝐸)(𝐹‘𝑏)))
43		eqid 2763	. . 3 ⊢ (Hom ‘𝐸) = (Hom ‘𝐸)
44	2, 11, 43	isfth2 18121	. 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 595	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹(𝑆 Faith 𝐸)𝐺)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  {csn 4588  ⟨cop 4838   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189   I cid 5549   ↾ cres 5657  ⟶wf 6554  ⟶1-1wf1 6555  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443   ∈ cmpo 7445  ωcom 7901   ↑_m cmap 8875  WUnicwun 10812  ndxcnx 17400  Basecbs 17416  Hom chom 17468   Func cfunc 18058   Faith cfth 18109  SetCatcsetc 18279  ExtStrCatcestrc 18325

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  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 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-oadd 8508  df-omul 8509  df-er 8745  df-ec 8747  df-qs 8751  df-map 8877  df-pm 8878  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-wun 10814  df-ni 10984  df-pli 10985  df-mi 10986  df-lti 10987  df-plpq 11020  df-mpq 11021  df-ltpq 11022  df-enq 11023  df-nq 11024  df-erq 11025  df-plq 11026  df-mq 11027  df-1nq 11028  df-rq 11029  df-ltnq 11030  df-np 11093  df-plp 11095  df-ltp 11097  df-enr 11167  df-nr 11168  df-c 11233  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-fz 13667  df-struct 17354  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-hom 17481  df-cco 17482  df-cat 17871  df-cid 17872  df-func 18062  df-fth 18111  df-setc 18280  df-estrc 18326

This theorem is used by:  embedsetcestrc  18370