author Adam Megacz Mon, 4 Apr 2011 23:51:53 +0000 (23:51 +0000) committer Adam Megacz Tue, 5 Apr 2011 02:06:10 +0000 (02:06 +0000)

index d683b90..2665255 100644 (file)
@@ -16,14 +16,14 @@ Section Coherence.
{bobj:C->C->C}
(first  : forall a b c:C, (a~~{C}~~>b) -> ((bobj a c)~~{C}~~>(bobj b c)))
(second : forall a b c:C, (a~~{C}~~>b) -> ((bobj c a)~~{C}~~>(bobj c b)))
-           (assoc  : forall a b c:C, (bobj (bobj a b) c) ~~{C}~~> (bobj a (bobj b c))).
+           (assoc  : forall a b c:C, (bobj a (bobj b c)) ~~{C}~~> (bobj (bobj a b) c)).

Record Pentagon :=
-  { pentagon :   forall a b c d,    (first _ _ d (assoc a b c ))  >>>
-                                                 (assoc a _ d )   >>>
-                                   (second _ _ a (assoc b c d ))
-                                              ~~ (assoc _ c d )   >>>
-                                                 (assoc a b _ )
+  { pentagon :   forall a b c d,                 (assoc a _ _ )  >>>
+                                                 (assoc _ _ _ )  ~~
+                                   (second _ _ a (assoc b c d )) >>>
+                                                 (assoc _ _ _ )  >>>
+                                   (first  _ _ _ (assoc a b _ ))
}.

Context {I:C}
@@ -31,7 +31,7 @@ Section Coherence.
(cancelr : forall a    :C,              (bobj a I) ~~{C}~~> a).

Record Triangle :=
-  { triangle :  forall a b, (first _ _ b (cancelr a)) ~~ (assoc a I b) >>> (second _ _ a (cancell b))
+  { triangle :  forall a b, (assoc a I b) >>> (first _ _ b (cancelr a)) ~~ (second _ _ a (cancell b))

(*
* This is taken as an axiom in Mac Lane, Categories for the Working
index 4ab56d2..d0b7cd2 100644 (file)
@@ -3,6 +3,7 @@ Require Import Preamble.
Require Import Categories_ch1_3.
Require Import Functors_ch1_4.
Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import EpicMonic_ch2_1.
Require Import InitialTerminal_ch2_2.
Require Import Subcategories_ch7_1.
Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
@@ -18,8 +19,8 @@ Class PreMonoidalCat `(bc:BinoidalCat(C:=C))(I:C) :=
; pmon_assoc           : forall a b, (bin_second a >>>> bin_first b) <~~~> (bin_first b >>>> bin_second a)
; pmon_cancelr         :                               (bin_first I) <~~~> functor_id C
; pmon_cancell         :                              (bin_second I) <~~~> functor_id C
-; pmon_pentagon        : Pentagon (fun a b c f => f ⋉ c) (fun a b c f => c ⋊ f) (fun a b c => #((pmon_assoc a c) b))
-; pmon_triangle        : Triangle (fun a b c f => f ⋉ c) (fun a b c f => c ⋊ f) (fun a b c => #((pmon_assoc a c) b))
+; pmon_pentagon        : Pentagon (fun a b c f => f ⋉ c) (fun a b c f => c ⋊ f) (fun a b c => #((pmon_assoc a c) b)⁻¹)
+; pmon_triangle        : Triangle (fun a b c f => f ⋉ c) (fun a b c f => c ⋊ f) (fun a b c => #((pmon_assoc a c) b)⁻¹)
(fun a => #(pmon_cancell a)) (fun a => #(pmon_cancelr a))
; pmon_assoc_rr        :  forall a b, (bin_first  (a⊗b)) <~~~> (bin_first  a >>>> bin_first  b)
; pmon_assoc_ll        :  forall a b, (bin_second (a⊗b)) <~~~> (bin_second b >>>> bin_second a)
@@ -53,16 +54,104 @@ Implicit Arguments pmon_assoc   [ Ob Hom C bin_obj' bc I PreMonoidalCat ].
Coercion pmon_bin : PreMonoidalCat >-> BinoidalCat.

(* this turns out to be Exercise VII.1.1 from Mac Lane's CWM *)
-Lemma MacLane_ex_VII_1_1 `{mn:PreMonoidalCat(I:=EI)} a b
-  : #(pmon_cancelr (a ⊗ b)) ~~ #((pmon_assoc a EI) b) >>> (a ⋊-) \ #(pmon_cancelr b).
-  set (pmon_pentagon EI EI a b) as penta. unfold pmon_pentagon in penta.
-  set (pmon_triangle a b) as tria. unfold pmon_triangle in tria.
-  apply (fmor_respects(bin_second EI)) in tria.
-  set (@fmor_preserves_comp) as fpc.
-  setoid_rewrite <- fpc in tria.
-  set (ni_commutes (pmon_assoc a b)) as xx.
-  (* FIXME *)
+Lemma MacLane_ex_VII_1_1 `{mn:PreMonoidalCat(I:=EI)} d c
+  :
+  let    α := fun a b c => #((pmon_assoc a c) b)⁻¹
+  in     α EI c d >>> #(pmon_cancell _) ⋉ _ ~~ #(pmon_cancell _).
+
+  intros.  simpl in α.
+
+  (* following Mac Lane's hint, we aim for (λ >>> α >>> λ×1)~~(λ >>> λ) *)
+  set (epic _ (iso_epic (pmon_cancell (EI⊗(c⊗d))))) as q.
+    apply q.
+    clear q.
+
+  (* next, we show that the hint goal above is implied by the bottom-left 1/5th of the big whiteboard diagram *)
+  set (ni_commutes pmon_cancell (α EI c d)) as q.
+    setoid_rewrite <- associativity.
+    setoid_rewrite q.
+    clear q.
+    setoid_rewrite associativity.
+
+    set (ni_commutes pmon_cancell (#(pmon_cancell c) ⋉ d)) as q.
+    simpl in q.
+    setoid_rewrite q.
+    clear q.
+
+    set (ni_commutes pmon_cancell (#(pmon_cancell (c⊗d)))) as q.
+    simpl in q.
+    setoid_rewrite q.
+    clear q.
+
+    setoid_rewrite <- associativity.
+    apply comp_respects; try reflexivity.
+
+  (* now we carry out the proof in the whiteboard diagram, starting from the pentagon diagram *)
+
+  (* top 2/5ths *)
+  assert (α EI EI (c⊗d) >>> α _ _ _ >>> (#(pmon_cancelr _) ⋉ _ ⋉ _) ~~ _ ⋊ #(pmon_cancell _) >>> α _ _ _).
+    set (pmon_triangle EI (c⊗d)) as tria.
+    simpl in tria.
+    setoid_rewrite <- tria.
+    clear tria.
+    unfold α; simpl.
+    set (ni_commutes (pmon_assoc_rr c d) #(pmon_cancelr EI)) as x.
+    simpl in x.
+    setoid_rewrite pmon_coherent_r in x.
+    simpl in x.
+    setoid_rewrite associativity.
+    setoid_rewrite x.
+    clear x.
+    reflexivity.
+
+  (* bottom 3/5ths *)
+  assert (_ ⋊ α _ _ _ >>> α EI (EI⊗c) d >>> α _ _ _ ⋉ _ >>> (#(pmon_cancelr _) ⋉ _ ⋉ _) ~~
+          _ ⋊ α _ _ _ >>> _ ⋊ (#(pmon_cancell _) ⋉ _) >>> α _ _ _ ).
+    unfold α; simpl.
+    repeat setoid_rewrite associativity.
+    apply comp_respects; try reflexivity.
+
+    set (ni_commutes (pmon_assoc EI d) (#(pmon_cancell c) )) as x.
+    simpl in x.
+    setoid_rewrite <- associativity.
+    apply iso_shift_right' in x.
+    symmetry in x.
+    setoid_rewrite <- associativity in x.
+    apply iso_shift_left' in x.
+    simpl in x.
+    setoid_rewrite <- x.
+    clear x.
+
+    setoid_rewrite associativity.
+    apply comp_respects; try reflexivity.
+    setoid_rewrite (fmor_preserves_comp (-⋉d)).
+    apply (fmor_respects (-⋉d)).
+
+    set (pmon_triangle EI c) as tria.
+    simpl in tria.
+    apply tria.
+
+  set (pmon_pentagon EI EI c d) as penta. unfold pmon_pentagon in penta. simpl in penta.
+
+  set (@comp_respects _ _ _ _ _ _ _ _ penta (#(pmon_cancelr EI) ⋉ c ⋉ d) (#(pmon_cancelr EI) ⋉ c ⋉ d)) as qq.
+    unfold α in H.
+    setoid_rewrite H in qq.
+    unfold α in H0.
+    setoid_rewrite H0 in qq.
+    clear H0 H.
+
+  assert (EI⋊(iso_backward ((pmon_assoc EI d) c) >>> #(pmon_cancell c) ⋉ d) ~~ EI⋊ #(pmon_cancell (c ⊗ d)) ).
+    apply (@monic _ _ _ _ _ _ (iso_monic (iso_inv _ _ ((pmon_assoc EI d) c)))).
+
+  symmetry.
+    setoid_rewrite <- fmor_preserves_comp.
+    apply qq; try reflexivity.
+    clear qq penta.
+
+  setoid_rewrite fmor_preserves_comp.
+    apply H.
+
+    Qed.

Class PreMonoidalFunctor
`(PM1:PreMonoidalCat(C:=C1)(I:=I1))