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 49271
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 = (idfunc𝐶)
idfudiag1.l 𝐿 = (𝐶Δfunc𝐶)
idfudiag1.c (𝜑𝐶 ∈ Cat)
idfudiag1.b 𝐵 = (Base‘𝐶)
idfudiag1.x (𝜑𝑋𝐵)
idfudiag1.k 𝐾 = ((1st𝐿)‘𝑋)
idfudiag1.e (𝜑𝐼 = 𝐾)
Assertion
Ref Expression
idfudiag1 (𝜑𝐶 ∈ 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 (𝜑𝐵 = (Base‘𝐶))
3 eqidd 2735 . . 3 (𝜑 → (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶))
4 fveq2 6873 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩))
5 df-ov 7403 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩)
64, 5eqtr4di 2787 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
76reseq2d 5964 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
87mpompt 7516 . . . . . . . 8 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
98a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))))
10 ovex 7433 . . . . . . . 8 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V
11 resiexg 7903 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) ∈ V)
1210, 11mp1i 13 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) ∈ V)
139, 12ovmpt4d 48735 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
14 idfudiag1.e . . . . . . . . 9 (𝜑𝐼 = 𝐾)
15 idfudiag1.i . . . . . . . . . 10 𝐼 = (idfunc𝐶)
16 idfudiag1.c . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ Cat)
17 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
1815, 1, 16, 17idfuval 17876 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐼 = ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩)
19 idfudiag1.l . . . . . . . . . 10 𝐿 = (𝐶Δfunc𝐶)
20 idfudiag1.x . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑋𝐵)
21 idfudiag1.k . . . . . . . . . 10 𝐾 = ((1st𝐿)‘𝑋)
22 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 (Id‘𝐶) = (Id‘𝐶)
2319, 16, 16, 1, 20, 21, 1, 17, 22diag1a 49079 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
2414, 18, 233eqtr3d 2777 . . . . . . . 8 (𝜑 → ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
251fvexi 6887 . . . . . . . . . . 11 𝐵 ∈ V
26 resiexg 7903 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 ∈ V → ( I ↾ 𝐵) ∈ V)
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( I ↾ 𝐵) ∈ V
2825, 25xpex 7742 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 × 𝐵) ∈ V
2928mptex 7212 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) ∈ V
3027, 29opth 5449 . . . . . . . . 9 (⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩ ↔ (( I ↾ 𝐵) = (𝐵 × {𝑋}) ∧ (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))))
3130simprbi 496 . . . . . . . 8 (⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩ → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)})))
3224, 31syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) = (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)})))
33 snex 5404 . . . . . . . . 9 {((Id‘𝐶)‘𝑋)} ∈ V
3410, 33xpex 7742 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V
3534a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V)
3632, 35ovmpt4d 48735 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3713, 36eqtr3d 2771 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3816adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐶 ∈ Cat)
39 simprl 770 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦𝐵)
401, 17, 22, 38, 39catidcl 17681 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦))
4115, 19, 16, 1, 20, 21, 14idfudiag1bas 49270 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 = {𝑋})
4241adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐵 = {𝑋})
4339, 42eleqtrd 2835 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 ∈ {𝑋})
44 elsni 4616 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ {𝑋} → 𝑦 = 𝑋)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑋)
46 simprr 772 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
4746, 42eleqtrd 2835 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 ∈ {𝑋})
48 elsni 4616 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ {𝑋} → 𝑧 = 𝑋)
4947, 48syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 = 𝑋)
5045, 49eqtr4d 2772 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑧)
5150oveq2d 7416 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5240, 51eleqtrd 2835 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5352ne0d 4315 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ≠ ∅)
5437, 53idfudiag1lem 49269 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)})
55 mosn 48685 . . . 4 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)} → ∃*𝑓 𝑓 ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5654, 55syl 17 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ∃*𝑓 𝑓 ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
572, 3, 56, 16isthincd 49185 . 2 (𝜑𝐶 ∈ ThinCat)
58 sneq 4609 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → {𝑥} = {𝑋})
5958eqeq2d 2745 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 = {𝑥} ↔ 𝐵 = {𝑋}))
6020, 41, 59spcedv 3575 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 𝐵 = {𝑥})
611istermc 49221 . 2 (𝐶 ∈ TermCat ↔ (𝐶 ∈ ThinCat ∧ ∃𝑥 𝐵 = {𝑥}))
6257, 60, 61sylanbrc 583 1 (𝜑𝐶 ∈ TermCat)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1539  wex 1778  wcel 2107  ∃*wmo 2536  Vcvv 3457  {csn 4599  cop 4605  cmpt 5199   I cid 5545   × cxp 5650  cres 5654  cfv 6528  (class class class)co 7400  cmpo 7402  1st c1st 7981  Basecbs 17215  Hom chom 17269  Catccat 17663  Idccid 17664  idfunccidfu 17855  Δfunccdiag 18211  ThinCatcthinc 49166  TermCatctermc 49219
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5247  ax-sep 5264  ax-nul 5274  ax-pow 5333  ax-pr 5400  ax-un 7724  ax-cnex 11178  ax-resscn 11179  ax-1cn 11180  ax-icn 11181  ax-addcl 11182  ax-addrcl 11183  ax-mulcl 11184  ax-mulrcl 11185  ax-mulcom 11186  ax-addass 11187  ax-mulass 11188  ax-distr 11189  ax-i2m1 11190  ax-1ne0 11191  ax-1rid 11192  ax-rnegex 11193  ax-rrecex 11194  ax-cnre 11195  ax-pre-lttri 11196  ax-pre-lttrn 11197  ax-pre-ltadd 11198  ax-pre-mulgt0 11199
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3357  df-reu 3358  df-rab 3414  df-v 3459  df-sbc 3764  df-csb 3873  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3941  df-pss 3944  df-nul 4307  df-if 4499  df-pw 4575  df-sn 4600  df-pr 4602  df-tp 4604  df-op 4606  df-uni 4882  df-iun 4967  df-br 5118  df-opab 5180  df-mpt 5200  df-tr 5228  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6288  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7857  df-1st 7983  df-2nd 7984  df-frecs 8275  df-wrecs 8306  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8475  df-er 8714  df-map 8837  df-ixp 8907  df-en 8955  df-dom 8956  df-sdom 8957  df-fin 8958  df-pnf 11264  df-mnf 11265  df-xr 11266  df-ltxr 11267  df-le 11268  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12234  df-2 12296  df-3 12297  df-4 12298  df-5 12299  df-6 12300  df-7 12301  df-8 12302  df-9 12303  df-n0 12495  df-z 12582  df-dec 12702  df-uz 12846  df-fz 13515  df-struct 17153  df-slot 17188  df-ndx 17200  df-base 17216  df-hom 17282  df-cco 17283  df-cat 17667  df-cid 17668  df-func 17858  df-idfu 17859  df-nat 17946  df-fuc 17947  df-xpc 18171  df-1stf 18172  df-curf 18213  df-diag 18215  df-thinc 49167  df-termc 49220
This theorem is referenced by:  euendfunc  49272
  Copyright terms: Public domain W3C validator