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 49102
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 766 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝐶 ∈ V)
2 simplr 768 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∅ = (Base‘𝐶))
3 simpr 484 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝑑 ∈ Cat)
41, 2, 30funcg 49096 . . . . 5 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩})
5 opex 5402 . . . . . 6 ⟨∅, ∅⟩ ∈ V
6 sneq 4584 . . . . . . 7 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → {𝑓} = {⟨∅, ∅⟩})
76eqeq2d 2741 . . . . . 6 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → ((𝐶 Func 𝑑) = {𝑓} ↔ (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩}))
85, 7spcev 3559 . . . . 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 4681 . . . 4 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ ∃𝑓(𝐶 Func 𝑑) = {𝑓})
119, 10sylibr 234 . . 3 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
1211ralrimiva 3122 . 2 ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) → ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
13 0cat 17587 . . . 4 ∅ ∈ Cat
14 oveq2 7349 . . . . . . 7 (𝑑 = ∅ → (𝐶 Func 𝑑) = (𝐶 Func ∅))
1514eleq2d 2815 . . . . . 6 (𝑑 = ∅ → (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1615eubidv 2580 . . . . 5 (𝑑 = ∅ → (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1716rspcv 3571 . . . 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 2571 . . 3 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∃𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
20 funcrcl 17762 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ Cat ∧ ∅ ∈ Cat))
2120simpld 494 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ Cat)
2221elexd 3458 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ V)
23 eqid 2730 . . . . . . 7 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
24 base0 17117 . . . . . . 7 ∅ = (Base‘∅)
25 eqidd 2731 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = ∅)
26 id 22 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
2723, 24, 25, 26func0g2 49101 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (Base‘𝐶) = ∅)
2827eqcomd 2736 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = (Base‘𝐶))
2922, 28jca 511 . . . 4 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)))
3029exlimiv 1931 . . 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 209 1 ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ↔ ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1541  wex 1780  wcel 2110  ∃!weu 2562  wral 3045  Vcvv 3434  c0 4281  {csn 4574  cop 4580  cfv 6477  (class class class)co 7341  Basecbs 17112  Catccat 17562   Func cfunc 17753
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2179  ax-ext 2702  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7663  ax-cnex 11054  ax-1cn 11056  ax-addcl 11058
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-ral 3046  df-rex 3055  df-reu 3345  df-rab 3394  df-v 3436  df-sbc 3740  df-csb 3849  df-dif 3903  df-un 3905  df-in 3907  df-ss 3917  df-pss 3920  df-nul 4282  df-if 4474  df-pw 4550  df-sn 4575  df-pr 4577  df-op 4581  df-uni 4858  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6244  df-ord 6305  df-on 6306  df-lim 6307  df-suc 6308  df-iota 6433  df-fun 6479  df-fn 6480  df-f 6481  df-f1 6482  df-fo 6483  df-f1o 6484  df-fv 6485  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-map 8747  df-ixp 8817  df-nn 12118  df-slot 17085  df-ndx 17097  df-base 17113  df-cat 17566  df-func 17757
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator