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 49377
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 2737 . . 3 (𝜑 → (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶))
4 fveq2 6881 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩))
5 df-ov 7413 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩)
64, 5eqtr4di 2789 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
76reseq2d 5971 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
87mpompt 7526 . . . . . . . 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 7443 . . . . . . . 8 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V
11 resiexg 7913 . . . . . . . 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 48808 . . . . . 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 2736 . . . . . . . . . 10 (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
1815, 1, 16, 17idfuval 17894 . . . . . . . . 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 2736 . . . . . . . . . 10 (Id‘𝐶) = (Id‘𝐶)
2319, 16, 16, 1, 20, 21, 1, 17, 22diag1a 49183 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
2414, 18, 233eqtr3d 2779 . . . . . . . 8 (𝜑 → ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
251fvexi 6895 . . . . . . . . . . 11 𝐵 ∈ V
26 resiexg 7913 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 ∈ V → ( I ↾ 𝐵) ∈ V)
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( I ↾ 𝐵) ∈ V
2825, 25xpex 7752 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 × 𝐵) ∈ V
2928mptex 7220 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) ∈ V
3027, 29opth 5456 . . . . . . . . 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 5411 . . . . . . . . 9 {((Id‘𝐶)‘𝑋)} ∈ V
3410, 33xpex 7752 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V
3534a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V)
3632, 35ovmpt4d 48808 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3713, 36eqtr3d 2773 . . . . 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 17699 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦))
4115, 19, 16, 1, 20, 21, 14idfudiag1bas 49376 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 = {𝑋})
4241adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐵 = {𝑋})
4339, 42eleqtrd 2837 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 ∈ {𝑋})
44 elsni 4623 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ {𝑋} → 𝑦 = 𝑋)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑋)
46 simprr 772 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
4746, 42eleqtrd 2837 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 ∈ {𝑋})
48 elsni 4623 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ {𝑋} → 𝑧 = 𝑋)
4947, 48syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 = 𝑋)
5045, 49eqtr4d 2774 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑧)
5150oveq2d 7426 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5240, 51eleqtrd 2837 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5352ne0d 4322 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ≠ ∅)
5437, 53idfudiag1lem 49375 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)})
55 mosn 48758 . . . 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 49289 . 2 (𝜑𝐶 ∈ ThinCat)
58 sneq 4616 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → {𝑥} = {𝑋})
5958eqeq2d 2747 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 = {𝑥} ↔ 𝐵 = {𝑋}))
6020, 41, 59spcedv 3582 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 𝐵 = {𝑥})
611istermc 49327 . 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 1540  wex 1779  wcel 2109  ∃*wmo 2538  Vcvv 3464  {csn 4606  cop 4612  cmpt 5206   I cid 5552   × cxp 5657  cres 5661  cfv 6536  (class class class)co 7410  cmpo 7412  1st c1st 7991  Basecbs 17233  Hom chom 17287  Catccat 17681  Idccid 17682  idfunccidfu 17873  Δfunccdiag 18229  ThinCatcthinc 49270  TermCatctermc 49325
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-tp 4611  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8724  df-map 8847  df-ixp 8917  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-4 12310  df-5 12311  df-6 12312  df-7 12313  df-8 12314  df-9 12315  df-n0 12507  df-z 12594  df-dec 12714  df-uz 12858  df-fz 13530  df-struct 17171  df-slot 17206  df-ndx 17218  df-base 17234  df-hom 17300  df-cco 17301  df-cat 17685  df-cid 17686  df-func 17876  df-idfu 17877  df-nat 17964  df-fuc 17965  df-xpc 18189  df-1stf 18190  df-curf 18231  df-diag 18233  df-thinc 49271  df-termc 49326
This theorem is referenced by:  euendfunc  49378
  Copyright terms: Public domain W3C validator