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Definition df-cat 15084
Description: A category is an abstraction of a structure (a group, a topology, an order...) Category theory consists in finding new formulation of the concepts associated to those structures (product, substructure...) using morphisms instead of the belonging relation. That trick has the interesting property that heterogeneous structures like topologies or groups for instance become comparable. Definition in [Lang] p. 53. In contrast to definition 3.1 of [Adamek] p. 21, where "A category is a quadruple A = (O, hom, id, o)", a category is defined as an extensible structure consisting of three slots: the objects "O" ( ( Base `  c
)), the morphisms "hom" ( ( Hom  `  c )) and the composition law "o" (
(comp `  c )). The identities "id" are defined by their properties related to morphisms and their composition, see condition 3.1(b) in [Adamek] p. 21 and df-cid 15085. (Note: in category theory morphisms are also called arrows.) (Contributed by FL, 24-Oct-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 2-Jan-2017.)
Assertion
Ref Expression
df-cat  |-  Cat  =  { c  |  [. ( Base `  c )  /  b ]. [. ( Hom  `  c )  /  h ]. [. (comp `  c )  /  o ]. A. x  e.  b  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) ) }
Distinct variable group:    b, c, f, g, h, k, o, w, x, y, z

Detailed syntax breakdown of Definition df-cat
StepHypRef Expression
1 ccat 15080 . 2  class  Cat
2 vg . . . . . . . . . . . . . . 15  setvar  g
32cv 1394 . . . . . . . . . . . . . 14  class  g
4 vf . . . . . . . . . . . . . . 15  setvar  f
54cv 1394 . . . . . . . . . . . . . 14  class  f
6 vy . . . . . . . . . . . . . . . . 17  setvar  y
76cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  y
8 vx . . . . . . . . . . . . . . . . 17  setvar  x
98cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  x
107, 9cop 4038 . . . . . . . . . . . . . . 15  class  <. y ,  x >.
11 vo . . . . . . . . . . . . . . . 16  setvar  o
1211cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . 15  class  o
1310, 9, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . 14  class  ( <.
y ,  x >. o x )
143, 5, 13co 6296 . . . . . . . . . . . . 13  class  ( g ( <. y ,  x >. o x ) f )
1514, 5wceq 1395 . . . . . . . . . . . 12  wff  ( g ( <. y ,  x >. o x ) f )  =  f
16 vh . . . . . . . . . . . . . 14  setvar  h
1716cv 1394 . . . . . . . . . . . . 13  class  h
187, 9, 17co 6296 . . . . . . . . . . . 12  class  ( y h x )
1915, 4, 18wral 2807 . . . . . . . . . . 11  wff  A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f
209, 9cop 4038 . . . . . . . . . . . . . . 15  class  <. x ,  x >.
2120, 7, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . 14  class  ( <.
x ,  x >. o y )
225, 3, 21co 6296 . . . . . . . . . . . . 13  class  ( f ( <. x ,  x >. o y ) g )
2322, 5wceq 1395 . . . . . . . . . . . 12  wff  ( f ( <. x ,  x >. o y ) g )  =  f
249, 7, 17co 6296 . . . . . . . . . . . 12  class  ( x h y )
2523, 4, 24wral 2807 . . . . . . . . . . 11  wff  A. f  e.  ( x h y ) ( f (
<. x ,  x >. o y ) g )  =  f
2619, 25wa 369 . . . . . . . . . 10  wff  ( A. f  e.  ( y
h x ) ( g ( <. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f (
<. x ,  x >. o y ) g )  =  f )
27 vb . . . . . . . . . . 11  setvar  b
2827cv 1394 . . . . . . . . . 10  class  b
2926, 6, 28wral 2807 . . . . . . . . 9  wff  A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y
h x ) ( g ( <. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f (
<. x ,  x >. o y ) g )  =  f )
309, 9, 17co 6296 . . . . . . . . 9  class  ( x h x )
3129, 2, 30wrex 2808 . . . . . . . 8  wff  E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o y ) g )  =  f )
329, 7cop 4038 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  <. x ,  y >.
33 vz . . . . . . . . . . . . . . . . 17  setvar  z
3433cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  z
3532, 34, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . . 15  class  ( <.
x ,  y >.
o z )
363, 5, 35co 6296 . . . . . . . . . . . . . 14  class  ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )
379, 34, 17co 6296 . . . . . . . . . . . . . 14  class  ( x h z )
3836, 37wcel 1819 . . . . . . . . . . . . 13  wff  ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )  e.  ( x h z )
39 vk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  setvar  k
4039cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  class  k
417, 34cop 4038 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  class  <. y ,  z >.
42 vw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  setvar  w
4342cv 1394 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  class  w
4441, 43, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  class  ( <.
y ,  z >.
o w )
4540, 3, 44co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  class  ( k ( <. y ,  z
>. o w ) g )
4632, 43, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  class  ( <.
x ,  y >.
o w )
4745, 5, 46co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  ( ( k ( <. y ,  z >. o
w ) g ) ( <. x ,  y
>. o w ) f )
489, 34cop 4038 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  class  <. x ,  z >.
4948, 43, 12co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  class  ( <.
x ,  z >.
o w )
5040, 36, 49co 6296 . . . . . . . . . . . . . . . 16  class  ( k ( <. x ,  z
>. o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) )
5147, 50wceq 1395 . . . . . . . . . . . . . . 15  wff  ( ( k ( <. y ,  z >. o
w ) g ) ( <. x ,  y
>. o w ) f )  =  ( k ( <. x ,  z
>. o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) )
5234, 43, 17co 6296 . . . . . . . . . . . . . . 15  class  ( z h w )
5351, 39, 52wral 2807 . . . . . . . . . . . . . 14  wff  A. k  e.  ( z h w ) ( ( k ( <. y ,  z
>. o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) )
5453, 42, 28wral 2807 . . . . . . . . . . . . 13  wff  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z h w ) ( ( k ( <. y ,  z
>. o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) )
5538, 54wa 369 . . . . . . . . . . . 12  wff  ( ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) )
567, 34, 17co 6296 . . . . . . . . . . . 12  class  ( y h z )
5755, 2, 56wral 2807 . . . . . . . . . . 11  wff  A. g  e.  ( y h z ) ( ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) )
5857, 4, 24wral 2807 . . . . . . . . . 10  wff  A. f  e.  ( x h y ) A. g  e.  ( y h z ) ( ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) )
5958, 33, 28wral 2807 . . . . . . . . 9  wff  A. z  e.  b  A. f  e.  ( x h y ) A. g  e.  ( y h z ) ( ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) )
6059, 6, 28wral 2807 . . . . . . . 8  wff  A. y  e.  b  A. z  e.  b  A. f  e.  ( x h y ) A. g  e.  ( y h z ) ( ( g ( <. x ,  y
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) )
6131, 60wa 369 . . . . . . 7  wff  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  (
y h x ) ( g ( <.
y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) )
6261, 8, 28wral 2807 . . . . . 6  wff  A. x  e.  b  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  (
y h x ) ( g ( <.
y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) )
63 vc . . . . . . . 8  setvar  c
6463cv 1394 . . . . . . 7  class  c
65 cco 14723 . . . . . . 7  class comp
6664, 65cfv 5594 . . . . . 6  class  (comp `  c )
6762, 11, 66wsbc 3327 . . . . 5  wff  [. (comp `  c )  /  o ]. A. x  e.  b  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) )
68 chom 14722 . . . . . 6  class  Hom
6964, 68cfv 5594 . . . . 5  class  ( Hom  `  c )
7067, 16, 69wsbc 3327 . . . 4  wff  [. ( Hom  `  c )  /  h ]. [. (comp `  c )  /  o ]. A. x  e.  b  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) )
71 cbs 14643 . . . . 5  class  Base
7264, 71cfv 5594 . . . 4  class  ( Base `  c )
7370, 27, 72wsbc 3327 . . 3  wff  [. ( Base `  c )  / 
b ]. [. ( Hom  `  c )  /  h ]. [. (comp `  c
)  /  o ]. A. x  e.  b 
( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) )
7473, 63cab 2442 . 2  class  { c  |  [. ( Base `  c )  /  b ]. [. ( Hom  `  c
)  /  h ]. [. (comp `  c )  /  o ]. A. x  e.  b  ( E. g  e.  (
x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) ) }
751, 74wceq 1395 1  wff  Cat  =  { c  |  [. ( Base `  c )  /  b ]. [. ( Hom  `  c )  /  h ]. [. (comp `  c )  /  o ]. A. x  e.  b  ( E. g  e.  ( x h x ) A. y  e.  b  ( A. f  e.  ( y h x ) ( g (
<. y ,  x >. o x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x h y ) ( f ( <. x ,  x >. o 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
>. o z ) f )  e.  ( x h z )  /\  A. w  e.  b  A. k  e.  ( z
h w ) ( ( k ( <.
y ,  z >.
o w ) g ) ( <. x ,  y >. o
w ) f )  =  ( k (
<. x ,  z >.
o w ) ( g ( <. x ,  y >. o
z ) f ) ) ) ) }
Colors of variables: wff setvar class
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