Theorem termc2 49121

Description: If there exists a unique functor from both the category itself and the trivial category, then the category is terminal. (Contributed by Zhi Wang, 18-Oct-2025.)

Assertion

Ref	Expression
termc2	⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → 𝐶 ∈ TermCat)

Distinct variable group:   𝐶,𝑑,𝑓

Proof of Theorem termc2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2736	. 2 ⊢ (CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}) = (CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})
2		fvex 6917	. . . . . 6 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ V
3	2	prid2 4761	. . . . 5 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ {𝐶, (SetCat‘1o)}
4		setc1oterm 49107	. . . . 5 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ TermCat
5	3, 4	elini 4198	. . . 4 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ TermCat)
6	5	ne0ii 4343	. . 3 ⊢ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ TermCat) ≠ ∅
7	6	a1i 11	. 2 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ TermCat) ≠ ∅)
8	4	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (⊤ → (SetCat‘1o) ∈ TermCat)
9	8	termccd 49099	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (SetCat‘1o) ∈ Cat)
10	9	mptru 1547	. . . . . . 7 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ Cat
11	3, 10	elini 4198	. . . . . 6 ⊢ (SetCat‘1o) ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)
12		oveq1 7436	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑑 = (SetCat‘1o) → (𝑑 Func 𝐶) = ((SetCat‘1o) Func 𝐶))
13	12	eleq2d 2826	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑑 = (SetCat‘1o) → (𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) ↔ 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶)))
14	13	eubidv 2585	. . . . . . 7 ⊢ (𝑑 = (SetCat‘1o) → (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶)))
15	14	rspcv 3617	. . . . . 6 ⊢ ((SetCat‘1o) ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat) → (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶)))
16	11, 15	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶))
17		euen1b 9064	. . . . 5 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶))
18	16, 17	sylibr 234	. . . 4 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → ((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o)
19		eqid 2736	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) = (Base‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))
20		prex 5435	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝐶, (SetCat‘1o)} ∈ V
21	20	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (⊤ → {𝐶, (SetCat‘1o)} ∈ V)
22	1, 19, 21	catcbas 18142	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (Base‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) = ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat))
23	22	mptru 1547	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) = ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)
24	23	eqcomi 2745	. . . . . 6 ⊢ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat) = (Base‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))
25		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) = (Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))
26	1	catccat 18149	. . . . . . . 8 ⊢ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∈ V → (CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}) ∈ Cat)
27	20, 26	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}) ∈ Cat
28	27	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → (CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}) ∈ Cat)
29		euex 2576	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶) → ∃𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶))
30		relfunc 17903	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Rel ((SetCat‘1o) Func 𝐶)
31		1st2ndbr 8063	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((Rel ((SetCat‘1o) Func 𝐶) ∧ 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶)) → (1st ‘𝑓)((SetCat‘1o) Func 𝐶)(2nd ‘𝑓))
32	30, 31	mpan 690	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶) → (1st ‘𝑓)((SetCat‘1o) Func 𝐶)(2nd ‘𝑓))
33	32	funcrcl3 48886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶) → 𝐶 ∈ Cat)
34	33	exlimiv 1930	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶) → 𝐶 ∈ Cat)
35	29, 34	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃!𝑓 𝑓 ∈ ((SetCat‘1o) Func 𝐶) → 𝐶 ∈ Cat)
36	17, 35	sylbi 217	. . . . . . . 8 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → 𝐶 ∈ Cat)
37		prid1g 4758	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 ∈ Cat → 𝐶 ∈ {𝐶, (SetCat‘1o)})
38	36, 37	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → 𝐶 ∈ {𝐶, (SetCat‘1o)})
39	38, 36	elind 4199	. . . . . 6 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → 𝐶 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat))
40	24, 25, 28, 39	istermo 18038	. . . . 5 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → (𝐶 ∈ (TermO‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) ↔ ∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑(Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))𝐶)))
41	20	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → {𝐶, (SetCat‘1o)} ∈ V)
42		simpr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat))
43	39	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → 𝐶 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat))
44	1, 24, 41, 25, 42, 43	catchom 18144	. . . . . . . 8 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → (𝑑(Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))𝐶) = (𝑑 Func 𝐶))
45	44	eleq2d 2826	. . . . . . 7 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → (𝑓 ∈ (𝑑(Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))𝐶) ↔ 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶)))
46	45	eubidv 2585	. . . . . 6 ⊢ ((((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o ∧ 𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)) → (∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑(Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))𝐶) ↔ ∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶)))
47	46	ralbidva 3175	. . . . 5 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑(Hom ‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)}))𝐶) ↔ ∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶)))
48	40, 47	bitrd 279	. . . 4 ⊢ (((SetCat‘1o) Func 𝐶) ≈ 1o → (𝐶 ∈ (TermO‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) ↔ ∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶)))
49	18, 48	syl 17	. . 3 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → (𝐶 ∈ (TermO‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})) ↔ ∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶)))
50	49	ibir 268	. 2 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → 𝐶 ∈ (TermO‘(CatCat‘{𝐶, (SetCat‘1o)})))
51	1, 7, 50	termcterm2 49119	1 ⊢ (∀𝑑 ∈ ({𝐶, (SetCat‘1o)} ∩ Cat)∃!𝑓 𝑓 ∈ (𝑑 Func 𝐶) → 𝐶 ∈ TermCat)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540  ⊤wtru 1541  ∃wex 1779   ∈ wcel 2108  ∃!weu 2567   ≠ wne 2939  ∀wral 3060  Vcvv 3479   ∩ cin 3949  ∅c0 4332  {cpr 4626   class class class wbr 5141  Rel wrel 5688  ‘cfv 6559  (class class class)co 7429  1^st c1st 8008  2^nd c2nd 8009  1_oc1o 8495   ≈ cen 8978  Basecbs 17243  Hom chom 17304  Catccat 17703   Func cfunc 17895  TermOctermo 18023  SetCatcsetc 18116  CatCatccatc 18139  TermCatctermc 49092

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5277  ax-sep 5294  ax-nul 5304  ax-pow 5363  ax-pr 5430  ax-un 7751  ax-cnex 11207  ax-resscn 11208  ax-1cn 11209  ax-icn 11210  ax-addcl 11211  ax-addrcl 11212  ax-mulcl 11213  ax-mulrcl 11214  ax-mulcom 11215  ax-addass 11216  ax-mulass 11217  ax-distr 11218  ax-i2m1 11219  ax-1ne0 11220  ax-1rid 11221  ax-rnegex 11222  ax-rrecex 11223  ax-cnre 11224  ax-pre-lttri 11225  ax-pre-lttrn 11226  ax-pre-ltadd 11227  ax-pre-mulgt0 11228

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4906  df-iun 4991  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5224  df-tr 5258  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5635  df-we 5637  df-xp 5689  df-rel 5690  df-cnv 5691  df-co 5692  df-dm 5693  df-rn 5694  df-res 5695  df-ima 5696  df-pred 6319  df-ord 6385  df-on 6386  df-lim 6387  df-suc 6388  df-iota 6512  df-fun 6561  df-fn 6562  df-f 6563  df-f1 6564  df-fo 6565  df-f1o 6566  df-fv 6567  df-riota 7386  df-ov 7432  df-oprab 7433  df-mpo 7434  df-om 7884  df-1st 8010  df-2nd 8011  df-supp 8182  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8502  df-er 8741  df-map 8864  df-ixp 8934  df-en 8982  df-dom 8983  df-sdom 8984  df-fin 8985  df-pnf 11293  df-mnf 11294  df-xr 11295  df-ltxr 11296  df-le 11297  df-sub 11490  df-neg 11491  df-nn 12263  df-2 12325  df-3 12326  df-4 12327  df-5 12328  df-6 12329  df-7 12330  df-8 12331  df-9 12332  df-n0 12523  df-z 12610  df-dec 12730  df-uz 12875  df-fz 13544  df-struct 17180  df-slot 17215  df-ndx 17227  df-base 17244  df-hom 17317  df-cco 17318  df-cat 17707  df-cid 17708  df-sect 17787  df-inv 17788  df-iso 17789  df-cic 17836  df-func 17899  df-idfu 17900  df-cofu 17901  df-full 17947  df-fth 17948  df-termo 18026  df-setc 18117  df-catc 18140  df-thinc 49041  df-termc 49093

This theorem is referenced by:  termc  49122