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Theorem catcocl 13865
Description: Closure of a composition arrow. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
catcocl.b  |-  B  =  ( Base `  C
)
catcocl.h  |-  H  =  (  Hom  `  C
)
catcocl.o  |-  .x.  =  (comp `  C )
catcocl.c  |-  ( ph  ->  C  e.  Cat )
catcocl.x  |-  ( ph  ->  X  e.  B )
catcocl.y  |-  ( ph  ->  Y  e.  B )
catcocl.z  |-  ( ph  ->  Z  e.  B )
catcocl.f  |-  ( ph  ->  F  e.  ( X H Y ) )
catcocl.g  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
Assertion
Ref Expression
catcocl  |-  ( ph  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F )  e.  ( X H Z ) )

Proof of Theorem catcocl
Dummy variables  f 
g  v  w  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 catcocl.c . . 3  |-  ( ph  ->  C  e.  Cat )
2 catcocl.b . . . . 5  |-  B  =  ( Base `  C
)
3 catcocl.h . . . . 5  |-  H  =  (  Hom  `  C
)
4 catcocl.o . . . . 5  |-  .x.  =  (comp `  C )
52, 3, 4iscat 13852 . . . 4  |-  ( C  e.  Cat  ->  ( C  e.  Cat  <->  A. x  e.  B  ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  (
y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) ) ) )
65ibi 233 . . 3  |-  ( C  e.  Cat  ->  A. x  e.  B  ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  (
y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) ) )
7 simpl 444 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  ( g
( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
87ralimi 2741 . . . . . . . 8  |-  ( A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
98ralimi 2741 . . . . . . 7  |-  ( A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
109ralimi 2741 . . . . . 6  |-  ( A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1110ralimi 2741 . . . . 5  |-  ( A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1211adantl 453 . . . 4  |-  ( ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  ( y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) )  ->  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1312ralimi 2741 . . 3  |-  ( A. x  e.  B  ( E. g  e.  (
x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  ( y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) )  ->  A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
141, 6, 133syl 19 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
15 catcocl.x . . 3  |-  ( ph  ->  X  e.  B )
16 catcocl.y . . . . 5  |-  ( ph  ->  Y  e.  B )
1716adantr 452 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  =  X )  ->  Y  e.  B )
18 catcocl.z . . . . . 6  |-  ( ph  ->  Z  e.  B )
1918ad2antrr 707 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  ->  Z  e.  B )
20 catcocl.f . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F  e.  ( X H Y ) )
2120ad3antrrr 711 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  F  e.  ( X H Y ) )
22 simpllr 736 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  x  =  X )
23 simplr 732 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  y  =  Y )
2422, 23oveq12d 6058 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  (
x H y )  =  ( X H Y ) )
2521, 24eleqtrrd 2481 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  F  e.  ( x H y ) )
26 catcocl.g . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
2726ad3antrrr 711 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
28 simpr 448 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  z  =  Z )
2923, 28oveq12d 6058 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  (
y H z )  =  ( Y H Z ) )
3027, 29eleqtrrd 2481 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  G  e.  ( y H z ) )
3130adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  ->  G  e.  ( y H z ) )
32 simp-5r 746 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  x  =  X )
33 simp-4r 744 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  y  =  Y )
3432, 33opeq12d 3952 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  <. x ,  y >.  =  <. X ,  Y >. )
35 simpllr 736 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  z  =  Z )
3634, 35oveq12d 6058 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  ( <. x ,  y >.  .x.  z )  =  (
<. X ,  Y >.  .x. 
Z ) )
37 simpr 448 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  g  =  G )
38 simplr 732 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  f  =  F )
3936, 37, 38oveq123d 6061 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f )  =  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F ) )
4032, 35oveq12d 6058 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
x H z )  =  ( X H Z ) )
4139, 40eleq12d 2472 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  <->  ( G
( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4231, 41rspcdv 3015 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  ->  ( A. g  e.  (
y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4325, 42rspcimdv 3013 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  ( A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4419, 43rspcimdv 3013 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  ->  ( A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4517, 44rspcimdv 3013 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  =  X )  ->  ( A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4615, 45rspcimdv 3013 . 2  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4714, 46mpd 15 1  |-  ( ph  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F )  e.  ( X H Z ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2666   E.wrex 2667   <.cop 3777   ` cfv 5413  (class class class)co 6040   Basecbs 13424    Hom chom 13495  compcco 13496   Catccat 13844
This theorem is referenced by:  oppccatid  13900  ismon2  13915  isepi2  13922  sectco  13937  monsect  13959  issubc3  14001  fullsubc  14002  idfucl  14033  cofucl  14040  fthsect  14077  fthmon  14079  fuccocl  14116  invfuc  14126  coahom  14180  catcisolem  14216  xpccatid  14240  1stfcl  14249  2ndfcl  14250  prfcl  14255  evlfcllem  14273  evlfcl  14274  curf1cl  14280  curfcl  14284  hofcllem  14310  hofcl  14311  yon12  14317  hofpropd  14319  yonedalem4c  14329
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-nul 4298
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-ral 2671  df-rex 2672  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-nul 3589  df-if 3700  df-sn 3780  df-pr 3781  df-op 3783  df-uni 3976  df-br 4173  df-iota 5377  df-fv 5421  df-ov 6043  df-cat 13848
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