Theorem idfudiag1bas 49508

Description: If the identity functor of a category is the same as a constant functor to the category, then the base is a singleton. (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
idfudiag1bas	⊢ (𝜑 → 𝐵 = {𝑋})

Proof of Theorem idfudiag1bas

Dummy variables 𝑝 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		idfudiag1.e	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 = 𝐾)
2		idfudiag1.i	. . . . 5 ⊢ 𝐼 = (idfunc‘𝐶)
3		idfudiag1.b	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
4		idfudiag1.c	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
5		eqid 2729	. . . . 5 ⊢ (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
6	2, 3, 4, 5	idfuval 17820	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 = ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩)
7		idfudiag1.l	. . . . 5 ⊢ 𝐿 = (𝐶Δfunc𝐶)
8		idfudiag1.x	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
9		idfudiag1.k	. . . . 5 ⊢ 𝐾 = ((1st ‘𝐿)‘𝑋)
10		eqid 2729	. . . . 5 ⊢ (Id‘𝐶) = (Id‘𝐶)
11	7, 4, 4, 3, 8, 9, 3, 5, 10	diag1a 49289	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐾 = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
12	1, 6, 11	3eqtr3d 2772	. . 3 ⊢ (𝜑 → ⟨( I ↾ 𝐵), (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝)))⟩ = ⟨(𝐵 × {𝑋}), (𝑦 ∈ 𝐵, 𝑧 ∈ 𝐵 ↦ ((𝑦(Hom ‘𝐶)𝑧) × {((Id‘𝐶)‘𝑋)}))⟩)
13	3	fvexi 6855	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ V
14		resiexg 7869	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ V → ( I ↾ 𝐵) ∈ V)
15	13, 14	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ ( I ↾ 𝐵) ∈ V
16	13, 13	xpex 7710	. . . . 5 ⊢ (𝐵 × 𝐵) ∈ V
17	16	mptex 7180	. . . 4 ⊢ (𝑝 ∈ (𝐵 × 𝐵) ↦ ( I ↾ ((Hom ‘𝐶)‘𝑝))) ∈ V
18	15, 17	opth1 5430	. . 3 ⊢ (⟨( 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}))
19	12, 18	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ( I ↾ 𝐵) = (𝐵 × {𝑋}))
20	8	ne0d 4301	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
21	19, 20	idfudiag1lem 49507	1 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = {𝑋})

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  Vcvv 3444  {csn 4585  ⟨cop 4591   ↦ cmpt 5183   I cid 5525   × cxp 5629   ↾ cres 5633  ‘cfv 6500  (class class class)co 7370   ∈ cmpo 7372  1^st c1st 7946  Basecbs 17157  Hom chom 17209  Catccat 17607  Idccid 17608  id_funccidfu 17799  Δ_funccdiag 18155

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 2701  ax-rep 5229  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5315  ax-pr 5382  ax-un 7692  ax-cnex 11103  ax-resscn 11104  ax-1cn 11105  ax-icn 11106  ax-addcl 11107  ax-addrcl 11108  ax-mulcl 11109  ax-mulrcl 11110  ax-mulcom 11111  ax-addass 11112  ax-mulass 11113  ax-distr 11114  ax-i2m1 11115  ax-1ne0 11116  ax-1rid 11117  ax-rnegex 11118  ax-rrecex 11119  ax-cnre 11120  ax-pre-lttri 11121  ax-pre-lttrn 11122  ax-pre-ltadd 11123  ax-pre-mulgt0 11124

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 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3403  df-v 3446  df-sbc 3751  df-csb 3860  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3931  df-nul 4293  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6263  df-ord 6324  df-on 6325  df-lim 6326  df-suc 6327  df-iota 6453  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7327  df-ov 7373  df-oprab 7374  df-mpo 7375  df-om 7824  df-1st 7948  df-2nd 7949  df-frecs 8238  df-wrecs 8269  df-recs 8318  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8649  df-map 8779  df-ixp 8849  df-en 8897  df-dom 8898  df-sdom 8899  df-fin 8900  df-pnf 11189  df-mnf 11190  df-xr 11191  df-ltxr 11192  df-le 11193  df-sub 11386  df-neg 11387  df-nn 12166  df-2 12228  df-3 12229  df-4 12230  df-5 12231  df-6 12232  df-7 12233  df-8 12234  df-9 12235  df-n0 12422  df-z 12509  df-dec 12629  df-uz 12773  df-fz 13448  df-struct 17095  df-slot 17130  df-ndx 17142  df-base 17158  df-hom 17222  df-cco 17223  df-cat 17611  df-cid 17612  df-func 17802  df-idfu 17803  df-nat 17890  df-fuc 17891  df-xpc 18115  df-1stf 18116  df-curf 18157  df-diag 18159

This theorem is referenced by:  idfudiag1  49509