let C, D be category; for F being Functor of C,D st F is covariant holds
F is_natural_transformation_of F,F
let F be Functor of C,D; ( F is covariant implies F is_natural_transformation_of F,F )
assume A1:
F is covariant
; F is_natural_transformation_of F,F
then A2:
F is multiplicative
by CAT_6:def 25;
for f, f1, f2 being morphism of C st f1 is identity & f2 is identity & f1 |> f & f |> f2 holds
( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) )
proof
let f,
f1,
f2 be
morphism of
C;
( f1 is identity & f2 is identity & f1 |> f & f |> f2 implies ( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) ) )
assume A3:
f1 is
identity
;
( not f2 is identity or not f1 |> f or not f |> f2 or ( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) ) )
assume A4:
f2 is
identity
;
( not f1 |> f or not f |> f2 or ( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) ) )
assume A5:
f1 |> f
;
( not f |> f2 or ( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) ) )
assume A6:
f |> f2
;
( F . f1 |> F . f & F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) )
thus
F . f1 |> F . f
by A2, A5, CAT_6:def 23;
( F . f |> F . f2 & F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) )
thus
F . f |> F . f2
by A2, A6, CAT_6:def 23;
( F . f = (F . f1) (*) (F . f) & F . f = (F . f) (*) (F . f2) )
thus F . f =
F . (f1 (*) f)
by A3, A5, CAT_6:def 4, CAT_6:def 14
.=
(F . f1) (*) (F . f)
by A2, A5, CAT_6:def 23
;
F . f = (F . f) (*) (F . f2)
thus F . f =
F . (f (*) f2)
by A4, A6, CAT_6:def 5, CAT_6:def 14
.=
(F . f) (*) (F . f2)
by A2, A6, CAT_6:def 23
;
verum
end;
hence
F is_natural_transformation_of F,F
by A1, Th58; verum