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

Theorem initc 49676
Description: Sets with empty base are the only initial objects in the category of small categories. Example 7.2(3) of [Adamek] p. 101. (Contributed by Zhi Wang, 15-Nov-2025.)
Assertion
Ref Expression
initc ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ↔ ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
Distinct variable group:   𝐶,𝑑,𝑓

Proof of Theorem initc
StepHypRef Expression
1 simpll 776 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝐶 ∈ V)
2 simplr 778 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∅ = (Base‘𝐶))
3 simpr 488 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝑑 ∈ Cat)
41, 2, 30funcg 49670 . . . . 5 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩})
5 opex 5430 . . . . . 6 ⟨∅, ∅⟩ ∈ V
6 sneq 4591 . . . . . . 7 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → {𝑓} = {⟨∅, ∅⟩})
76eqeq2d 2772 . . . . . 6 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → ((𝐶 Func 𝑑) = {𝑓} ↔ (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩}))
85, 7spcev 3565 . . . . 5 ((𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩} → ∃𝑓(𝐶 Func 𝑑) = {𝑓})
94, 8syl 17 . . . 4 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∃𝑓(𝐶 Func 𝑑) = {𝑓})
10 eusn 4688 . . . 4 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ ∃𝑓(𝐶 Func 𝑑) = {𝑓})
119, 10sylibr 236 . . 3 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
1211ralrimiva 3153 . 2 ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) → ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
13 0cat 17704 . . . 4 ∅ ∈ Cat
14 oveq2 7400 . . . . . . 7 (𝑑 = ∅ → (𝐶 Func 𝑑) = (𝐶 Func ∅))
1514eleq2d 2847 . . . . . 6 (𝑑 = ∅ → (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1615eubidv 2612 . . . . 5 (𝑑 = ∅ → (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1716rspcv 3577 . . . 4 (∅ ∈ Cat → (∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1813, 17ax-mp 5 . . 3 (∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
19 euex 2603 . . 3 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∃𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
20 funcrcl 17879 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ Cat ∧ ∅ ∈ Cat))
2120simpld 498 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ Cat)
2221elexd 3476 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ V)
23 eqid 2761 . . . . . . 7 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
24 base0 17233 . . . . . . 7 ∅ = (Base‘∅)
25 eqidd 2762 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = ∅)
26 id 22 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
2723, 24, 25, 26func0g2 49675 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (Base‘𝐶) = ∅)
2827eqcomd 2767 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = (Base‘𝐶))
2922, 28jca 519 . . . 4 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)))
3029exlimiv 1949 . . 3 (∃𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)))
3118, 19, 303syl 18 . 2 (∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) → (𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)))
3212, 31impbii 211 1 ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ↔ ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 399   = wceq 1559  wex 1798  wcel 2141  ∃!weu 2594  wral 3075  Vcvv 3453  c0 4285  {csn 4581  cop 4587  cfv 6517  (class class class)co 7392  Basecbs 17228  Catccat 17679   Func cfunc 17870
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5226  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5321  ax-pr 5389  ax-un 7714  ax-cnex 11126  ax-1cn 11128  ax-addcl 11130
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3076  df-rex 3086  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-iun 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5540  df-eprel 5545  df-po 5553  df-so 5554  df-fr 5598  df-we 5600  df-xp 5651  df-rel 5652  df-cnv 5653  df-co 5654  df-dm 5655  df-rn 5656  df-res 5657  df-ima 5658  df-pred 6284  df-ord 6345  df-on 6346  df-lim 6347  df-suc 6348  df-iota 6473  df-fun 6519  df-fn 6520  df-f 6521  df-f1 6522  df-fo 6523  df-f1o 6524  df-fv 6525  df-ov 7395  df-oprab 7396  df-mpo 7397  df-om 7843  df-1st 7966  df-2nd 7967  df-frecs 8257  df-wrecs 8288  df-recs 8337  df-rdg 8376  df-map 8805  df-ixp 8876  df-nn 12208  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-cat 17683  df-func 17874
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator