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Theorem mh-infprim2bi

Description: Shortest possible axiom of infinity in primitive symbols not requiring ax-reg . Deriving ax-inf or ax-inf2 from this axiom requires ax-ext and ax-rep , see mh-inf3sn and inf0 . (Contributed by Matthew House, 13-Apr-2026)

Ref Expression
Assertion mh-infprim2bi x x y x y x ¬ x ¬ y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sneq y = z y = z
2 1 eleq1d y = z y x z x
3 2 cbvralvw y x y x z x z x
4 df-ral z x z x z z x z x
5 3 4 bitri y x y x z z x z x
6 5 anbi2i x y x y x x z z x z x
7 pwin 𝒫 z x = 𝒫 z 𝒫 x
8 7 raleqi y 𝒫 z x y x y 𝒫 z 𝒫 x y x
9 ralin y 𝒫 z 𝒫 x y x y 𝒫 z y 𝒫 x y x
10 pwsn 𝒫 z = z
11 10 raleqi y 𝒫 z y 𝒫 x y x y z y 𝒫 x y x
12 8 9 11 3bitrri y z y 𝒫 x y x y 𝒫 z x y x
13 0ex V
14 vsnex z V
15 eleq1 y = y 𝒫 x 𝒫 x
16 eleq1 y = y x x
17 15 16 imbi12d y = y 𝒫 x y x 𝒫 x x
18 0elpw 𝒫 x
19 18 a1bi x 𝒫 x x
20 17 19 bitr4di y = y 𝒫 x y x x
21 eleq1 y = z y 𝒫 x z 𝒫 x
22 vex z V
23 22 snelpw z x z 𝒫 x
24 21 23 bitr4di y = z y 𝒫 x z x
25 eleq1 y = z y x z x
26 24 25 imbi12d y = z y 𝒫 x y x z x z x
27 13 14 20 26 ralpr y z y 𝒫 x y x x z x z x
28 df-ral y 𝒫 z x y x y y 𝒫 z x y x
29 12 27 28 3bitr3i x z x z x y y 𝒫 z x y x
30 29 albii z x z x z x z y y 𝒫 z x y x
31 19.28v z x z x z x x z z x z x
32 sneq z = w z = w
33 32 ineq1d z = w z x = w x
34 33 pweqd z = w 𝒫 z x = 𝒫 w x
35 34 eleq2d z = w y 𝒫 z x y 𝒫 w x
36 35 imbi1d z = w y 𝒫 z x y x y 𝒫 w x y x
37 eleq1w y = w y 𝒫 z x w 𝒫 z x
38 elequ1 y = w y x w x
39 37 38 imbi12d y = w y 𝒫 z x y x w 𝒫 z x w x
40 36 39 alcomw z y y 𝒫 z x y x y z y 𝒫 z x y x
41 30 31 40 3bitr3i x z z x z x y z y 𝒫 z x y x
42 velpw y 𝒫 z x y z x
43 df-ss y z x w w y w z x
44 elin w z x w z w x
45 velsn w z w = z
46 45 anbi2ci w z w x w x w = z
47 df-an w x w = z ¬ w x ¬ w = z
48 44 46 47 3bitri w z x ¬ w x ¬ w = z
49 48 imbi2i w y w z x w y ¬ w x ¬ w = z
50 49 albii w w y w z x w w y ¬ w x ¬ w = z
51 42 43 50 3bitri y 𝒫 z x w w y ¬ w x ¬ w = z
52 51 imbi1i y 𝒫 z x y x w w y ¬ w x ¬ w = z y x
53 52 2albii y z y 𝒫 z x y x y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x
54 6 41 53 3bitri x y x y x y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x
55 54 exbii x x y x y x x y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x
56 df-ex x y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x ¬ x ¬ y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x
57 55 56 bitri x x y x y x ¬ x ¬ y z w w y ¬ w x ¬ w = z y x