Theorem ismon2 17909

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 17908	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑋𝑀𝑌) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 Fun ◡(𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)))))
9	5	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝐶 ∈ Cat)
10		simprl 783	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑧 ∈ 𝐵)
11	6	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑋 ∈ 𝐵)
12	7	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑌 ∈ 𝐵)
13		simprr 785	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))
14		simplr 781	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌))
15	1, 2, 3, 9, 10, 11, 12, 13, 14	catcocl 17859	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋))) → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
16	15	anassrs 473	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) ∧ 𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)) → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
17	16	ralrimiva 3154	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌))
18		eqid 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)) = (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔))
19	18	fmpt 7110	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)(𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) ∈ (𝑧𝐻𝑌) ↔ (𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋) ↦ (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔)):(𝑧𝐻𝑋)⟶(𝑧𝐻𝑌))
20		df-f1 6543	. . . . . . . 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 545	. . . . . . 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 220	. . . . . 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 7428	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 = ℎ → (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ))
24	18, 23	f1mpt 7265	. . . . . . 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 545	. . . . . 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 284	. . . . 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 18	. . . 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 3183	. . 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 590	. 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 282	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑋𝑀𝑌) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋𝐻𝑌) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∀𝑔 ∈ (𝑧𝐻𝑋)∀ℎ ∈ (𝑧𝐻𝑋)((𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)𝑔) = (𝐹(⟨𝑧, 𝑋⟩ · 𝑌)ℎ) → 𝑔 = ℎ))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ⟨cop 4589   ↦ cmpt 5185  ^◡ccnv 5649  Fun wfun 6532  ⟶wf 6534  –1-1→wf1 6535  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Basecbs 17387  Hom chom 17439  compcco 17440  Catccat 17838  Monocmon 17903

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5545  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-cat 17842  df-mon 17905

This theorem is used by:  moni  17911  sectmon  17957  fthmon  18104  setcmon  18262  idmon  50128  thincmon  50541  grptcmon  50701