Theorem ismon2 17641

Description: Write out the monomorphism property directly. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
ismon.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
ismon.h	⊢ 𝐻 = (Hom ‘𝐶)
ismon.o	⊢ · = (comp‘𝐶)
ismon.s	⊢ 𝑀 = (Mono‘𝐶)
ismon.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
ismon.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
ismon.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
ismon2	⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑋𝑀𝑌) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ))))

Distinct variable groups:   𝑔,ℎ,𝑧,𝐵   𝜑,𝑔,ℎ,𝑧   𝐶,𝑔,ℎ,𝑧   𝑔,𝐻,ℎ,𝑧   · ,𝑔,ℎ,𝑧   𝑔,𝐹,ℎ,𝑧   𝑔,𝑋,ℎ,𝑧   𝑔,𝑌,ℎ,𝑧

Allowed substitution hints:   𝑀(𝑧,𝑔,ℎ)

Proof of Theorem ismon2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ismon.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
2		ismon.h	. . 3 ⊢ 𝐻 = (Hom ‘𝐶)
3		ismon.o	. . 3 ⊢ · = (comp‘𝐶)
4		ismon.s	. . 3 ⊢ 𝑀 = (Mono‘𝐶)
5		ismon.c	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Cat)
6		ismon.x	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
7		ismon.y	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝐵)
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	ismon 17640	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑋𝑀𝑌) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)))))
9	5	ad2antrr 726	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝐶 ∈ Cat)
10		simprl 770	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑧 ∈ 𝐵)
11	6	ad2antrr 726	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑋 ∈ 𝐵)
12	7	ad2antrr 726	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑌 ∈ 𝐵)
13		simprr 772	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))
14		simplr 768	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌))
15	1, 2, 3, 9, 10, 11, 12, 13, 14	catcocl 17591	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
16	15	anassrs 467	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)) → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
17	16	ralrimiva 3124	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
18		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)) = (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))
19	18	fmpt 7043	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) ↔ (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)⟶(𝑧𝐻𝑌))
20		df-f1 6486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)–1-1→(𝑧𝐻𝑌) ↔ ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)⟶(𝑧𝐻𝑌) ∧ Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))))
21	20	baib 535	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)⟶(𝑧𝐻𝑌) → ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)–1-1→(𝑧𝐻𝑌) ↔ Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))))
22	19, 21	sylbi 217	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) → ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)–1-1→(𝑧𝐻𝑌) ↔ Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))))
23		oveq2 7354	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 = ℎ → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ))
24	18, 23	f1mpt 7195	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)–1-1→(𝑧𝐻𝑌) ↔ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) ∧ ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ)))
25	24	baib 535	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) → ((𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)–1-1→(𝑧𝐻𝑌) ↔ ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ)))
26	22, 25	bitr3d 281	. . . . 5 ⊢ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) → (Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)) ↔ ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ)))
27	17, 26	syl 17	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → (Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)) ↔ ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ)))
28	27	ralbidva 3153	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) → (∀𝑧 ∈ 𝐵 Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ)))
29	28	pm5.32da 579	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ))))
30	8, 29	bitrd 279	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑋𝑀𝑌) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∀wral 3047  ⟨cop 4579   ↦ cmpt 5170  ^◡ccnv 5613  Fun wfun 6475  ⟶wf 6477  –1-1→wf1 6478  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  Basecbs 17120  Hom chom 17172  compcco 17173  Catccat 17570  Monocmon 17635

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 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-id 5509  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-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-cat 17574  df-mon 17637

This theorem is referenced by:  moni  17643  sectmon  17689  fthmon  17836  setcmon  17994  idmon  49131  thincmon  49544  grptcmon  49704