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 49566
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 767 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝐶 ∈ V)
2 simplr 769 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → ∅ = (Base‘𝐶))
3 simpr 484 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → 𝑑 ∈ Cat)
41, 2, 30funcg 49560 . . . . 5 (((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) ∧ 𝑑 ∈ Cat) → (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩})
5 opex 5416 . . . . . 6 ⟨∅, ∅⟩ ∈ V
6 sneq 4577 . . . . . . 7 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → {𝑓} = {⟨∅, ∅⟩})
76eqeq2d 2747 . . . . . 6 (𝑓 = ⟨∅, ∅⟩ → ((𝐶 Func 𝑑) = {𝑓} ↔ (𝐶 Func 𝑑) = {⟨∅, ∅⟩}))
85, 7spcev 3548 . . . . 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 4674 . . . 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 3129 . 2 ((𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)) → ∀𝑑 ∈ Cat ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑))
13 0cat 17655 . . . 4 ∅ ∈ Cat
14 oveq2 7375 . . . . . . 7 (𝑑 = ∅ → (𝐶 Func 𝑑) = (𝐶 Func ∅))
1514eleq2d 2822 . . . . . 6 (𝑑 = ∅ → (𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1615eubidv 2586 . . . . 5 (𝑑 = ∅ → (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func 𝑑) ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅)))
1716rspcv 3560 . . . 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 2577 . . 3 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∃𝑓 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
20 funcrcl 17830 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ Cat ∧ ∅ ∈ Cat))
2120simpld 494 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ Cat)
2221elexd 3453 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝐶 ∈ V)
23 eqid 2736 . . . . . . 7 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
24 base0 17184 . . . . . . 7 ∅ = (Base‘∅)
25 eqidd 2737 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = ∅)
26 id 22 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → 𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅))
2723, 24, 25, 26func0g2 49565 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (Base‘𝐶) = ∅)
2827eqcomd 2742 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → ∅ = (Base‘𝐶))
2922, 28jca 511 . . . 4 (𝑓 ∈ (𝐶 Func ∅) → (𝐶 ∈ V ∧ ∅ = (Base‘𝐶)))
3029exlimiv 1932 . . 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 1542  wex 1781  wcel 2114  ∃!weu 2568  wral 3051  Vcvv 3429  c0 4273  {csn 4567  cop 4573  cfv 6498  (class class class)co 7367  Basecbs 17179  Catccat 17630   Func cfunc 17821
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-1cn 11096  ax-addcl 11098
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-ral 3052  df-rex 3062  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  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 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-map 8775  df-ixp 8846  df-nn 12175  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-cat 17634  df-func 17825
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator