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 49183
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 6905 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩))
5 df-ov 7435 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = ((Hom ‘𝐶)‘⟨𝑦, 𝑧⟩)
64, 5eqtr4di 2794 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ((Hom ‘𝐶)‘𝑝) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
76reseq2d 5996 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑦, 𝑧⟩ → ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)) = ( I ↾ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧)))
87mpompt 7548 . . . . . . . 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 7465 . . . . . . . 8 (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ∈ V
11 resiexg 7935 . . . . . . . 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 48773 . . . . . 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 17922 . . . . . . . . 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 49023 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
2414, 18, 233eqtr3d 2784 . . . . . . . 8 (𝜑 → ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦𝐵, 𝑧𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
251fvexi 6919 . . . . . . . . . . 11 𝐵 ∈ V
26 resiexg 7935 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 ∈ V → ( I ↾ 𝐵) ∈ V)
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( I ↾ 𝐵) ∈ V
2825, 25xpex 7774 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 × 𝐵) ∈ V
2928mptex 7244 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) ∈ V
3027, 29opth 5480 . . . . . . . . 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 5435 . . . . . . . . 9 {((Id‘𝐶)‘𝑋)} ∈ V
3410, 33xpex 7774 . . . . . . . 8 ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V
3534a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}) ∈ V)
3632, 35ovmpt4d 48773 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))𝑧) = ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))
3713, 36eqtr3d 2778 . . . . 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 17726 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦))
4115, 19, 16, 1, 20, 21, 14idfudiag1bas 49182 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 = {𝑋})
4241adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐵 = {𝑋})
4339, 42eleqtrd 2842 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 ∈ {𝑋})
44 elsni 4642 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ {𝑋} → 𝑦 = 𝑋)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑋)
46 simprr 772 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
4746, 42eleqtrd 2842 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 ∈ {𝑋})
48 elsni 4642 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ {𝑋} → 𝑧 = 𝑋)
4947, 48syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧 = 𝑋)
5045, 49eqtr4d 2779 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦 = 𝑧)
5150oveq2d 7448 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑦) = (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5240, 51eleqtrd 2842 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((Id‘𝐶)‘𝑦) ∈ (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧))
5352ne0d 4341 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) ≠ ∅)
5437, 53idfudiag1lem 49181 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) = {((Id‘𝐶)‘𝑋)})
55 mosn 48737 . . . 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 49110 . 2 (𝜑𝐶 ∈ ThinCat)
58 sneq 4635 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → {𝑥} = {𝑋})
5958eqeq2d 2747 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 = {𝑥} ↔ 𝐵 = {𝑋}))
6020, 41, 59spcedv 3597 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 𝐵 = {𝑥})
611istermc 49146 . 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 2537  Vcvv 3479  {csn 4625  cop 4631  cmpt 5224   I cid 5576   × cxp 5682  cres 5686  cfv 6560  (class class class)co 7432  cmpo 7434  1st c1st 8013  Basecbs 17248  Hom chom 17309  Catccat 17708  Idccid 17709  idfunccidfu 17901  Δfunccdiag 18258  ThinCatcthinc 49091  TermCatctermc 49144
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 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233
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 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-tp 4630  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-er 8746  df-map 8869  df-ixp 8939  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12529  df-z 12616  df-dec 12736  df-uz 12880  df-fz 13549  df-struct 17185  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17249  df-hom 17322  df-cco 17323  df-cat 17712  df-cid 17713  df-func 17904  df-idfu 17905  df-nat 17992  df-fuc 17993  df-xpc 18218  df-1stf 18219  df-curf 18260  df-diag 18262  df-thinc 49092  df-termc 49145
This theorem is referenced by:  euendfunc  49184
  Copyright terms: Public domain W3C validator