Users' Mathboxes Mathbox for Zhi Wang < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  idfudiag1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem idfudiag1 50555
Description: If the identity functor of a category is the same as a constant functor to the category, then the category is terminal. (Contributed by Zhi Wang, 19-Oct-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
idfudiag1.i 𝐼 = (idfunc‘𝐶)
idfudiag1.l 𝐿 = (𝐶Δfunc𝐶)
idfudiag1.c (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
idfudiag1.b 𝐵 = (Base‘𝐶)
idfudiag1.x (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
idfudiag1.k 𝐾 = ((1st ‘𝐿)‘𝑋)
idfudiag1.e (𝜑 → 𝐼 = 𝐾)
Assertion
Ref Expression
idfudiag1 (𝜑 → 𝐶 ∈ TermCat)

Proof of Theorem idfudiag1
Dummy variables 𝑓 𝑝 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 idfudiag1.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐶)
21a1i 11 . . 3 (𝜑 → 𝐵 = (Base‘𝐶))
3 eqidd 2761 . . 3 (𝜑 → (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶))
4 fveq2 6873 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩))
5 df-ov 7411 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩)
64, 5eqtr4di 2813 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
76reseq2d 5966 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
87mpompt 7522 . . . . . . . 8 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
98a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))))
10 ovex 7441 . . . . . . . 8 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V
11 resiexg 7907 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) ∈ V)
1210, 11mp1i 14 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) ∈ V)
139, 12ovmpt4d 49897 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
14 idfudiag1.e . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐼 = 𝐾)
15 idfudiag1.i . . . . . . . . . 10 𝐼 = (idfunc‘𝐶)
16 idfudiag1.c . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
17 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
1815, 1, 16, 17idfuval 18012 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐼 = ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩)
19 idfudiag1.l . . . . . . . . . 10 𝐿 = (𝐶Δfunc𝐶)
20 idfudiag1.x . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
21 idfudiag1.k . . . . . . . . . 10 𝐾 = ((1st ‘𝐿)‘𝑋)
22 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 (Id‘𝐶) = (Id‘𝐶)
2319, 16, 16, 1, 20, 21, 1, 17, 22diag1a 50335 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
2414, 18, 233eqtr3d 2803 . . . . . . . 8 (𝜑 → ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
251fvexi 6887 . . . . . . . . . . 11 𝐵 ∈ V
26 resiexg 7907 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 ∈ V → ( I ↾ 𝐵) ∈ V)
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( I ↾ 𝐵) ∈ V
2825, 25xpex 7750 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 × 𝐵) ∈ V
2928mptex 7217 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) ∈ V
3027, 29opth 5444 . . . . . . . . 9 (⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩ ↔ (( I ↾ 𝐵) = (𝐵 × {𝑋}) ∧ (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))))
3130simprbi 503 . . . . . . . 8 (⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩ → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)})))
3224, 31syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)})))
33 snex 5396 . . . . . . . . 9 {((Id‘𝐶)‘𝑋)} ∈ V
3410, 33xpex 7750 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V
3534a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V)
3632, 35ovmpt4d 49897 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3713, 36eqtr3d 2797 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3816adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝐶 ∈ Cat)
39 simprl 783 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
401, 17, 22, 38, 39catidcl 17817 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦))
4115, 19, 16, 1, 20, 21, 14idfudiag1bas 50554 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐵 = {𝑋})
4241adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝐵 = {𝑋})
4339, 42eleqtrd 2862 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ {𝑋})
44 elsni 4600 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ {𝑋} → 𝑦 = 𝑋)
4543, 44syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑦 = 𝑋)
46 simprr 785 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑧 ∈ 𝐵)
4746, 42eleqtrd 2862 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑧 ∈ {𝑋})
48 elsni 4600 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ {𝑋} → 𝑧 = 𝑋)
4947, 48syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑧 = 𝑋)
5045, 49eqtr4d 2798 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑦 = 𝑧)
5150oveq2d 7424 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5240, 51eleqtrd 2862 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5352ne0d 4287 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ≠ ∅)
5437, 53idfudiag1lem 50553 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)})
55 mosn 49845 . . . 4 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)} → ∃*𝑓 𝑓 ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5654, 55syl 18 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ∃*𝑓 𝑓 ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
572, 3, 56, 16isthincd 50466 . 2 (𝜑 → 𝐶 ∈ ThinCat)
58 sneq 4593 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → {𝑥} = {𝑋})
5958eqeq2d 2771 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 = {𝑥} ↔ 𝐵 = {𝑋}))
6020, 41, 59spcedv 3552 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 𝐵 = {𝑥})
611istermc 50504 . 2 (𝐶 ∈ TermCat ↔ (𝐶 ∈ ThinCat ∧ ∃𝑥 𝐵 = {𝑥}))
6257, 60, 61sylanbrc 595 1 (𝜑 → 𝐶 ∈ TermCat)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145  ∃*wmo 2562  Vcvv 3450  {csn 4583  ⟨cop 4589   ↦ cmpt 5185   I cid 5541   × cxp 5645   ↾ cres 5649  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408   ∈ cmpo 7410  1st c1st 7982  Basecbs 17348  Hom chom 17400  Catccat 17799  Idccid 17800  idfunccidfu 17991  Δfunccdiag 18347  ThinCatcthinc 50447  TermCatctermc 50502
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 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11227  ax-resscn 11228  ax-1cn 11229  ax-icn 11230  ax-addcl 11231  ax-addrcl 11232  ax-mulcl 11233  ax-mulrcl 11234  ax-mulcom 11235  ax-addass 11236  ax-mulass 11237  ax-distr 11238  ax-i2m1 11239  ax-1ne0 11240  ax-1rid 11241  ax-rnegex 11242  ax-rrecex 11243  ax-cnre 11244  ax-pre-lttri 11245  ax-pre-lttrn 11246  ax-pre-ltadd 11247  ax-pre-mulgt0 11248
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 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-er 8695  df-map 8827  df-ixp 8904  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-pnf 11316  df-mnf 11317  df-xr 11318  df-ltxr 11319  df-le 11320  df-sub 11514  df-neg 11515  df-nn 12305  df-2 12374  df-3 12375  df-4 12376  df-5 12377  df-6 12378  df-7 12379  df-8 12380  df-9 12381  df-n0 12576  df-z 12663  df-dec 12784  df-uz 12935  df-fz 13609  df-struct 17286  df-slot 17321  df-ndx 17333  df-base 17349  df-hom 17413  df-cco 17414  df-cat 17803  df-cid 17804  df-func 17994  df-idfu 17995  df-nat 18082  df-fuc 18083  df-xpc 18307  df-1stf 18308  df-curf 18349  df-diag 18351  df-thinc 50448  df-termc 50503
This theorem is used by:  euendfunc  50556
  Copyright terms: Public domain W3C validator