Theorem eqhfregs 35905

Description: The class of all hereditarily finite sets is the only class with the property that all sets are members of it iff they are finite and all of their elements are members of it. This version of eqhf 35820 replaces setinds2 9779 with setinds2regs 35899 and trssfihf 35819 with trssfihfregs 35904. (Contributed by BTernaryTau, 21-Jan-2026.) Use HF. (Revised by BTernaryTau, 24-Oct-2026.)

Assertion

Ref	Expression
eqhfregs	⊢ (𝐻 = HF ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))

Distinct variable group:   𝑥,𝐻,𝑦

Proof of Theorem eqhfregs

Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elhf4 9939	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ HF ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ HF ))
2		eleq2w2 2759	. . . . 5 ⊢ (𝐻 = HF → (𝑥 ∈ 𝐻 ↔ 𝑥 ∈ HF ))
3		eleq2w2 2759	. . . . . . 7 ⊢ (𝐻 = HF → (𝑦 ∈ 𝐻 ↔ 𝑦 ∈ HF ))
4	3	ralbidv 3189	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 = HF → (∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ HF ))
5	4	anbi2d 642	. . . . 5 ⊢ (𝐻 = HF → ((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ HF )))
6	2, 5	bibi12d 348	. . . 4 ⊢ (𝐻 = HF → ((𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) ↔ (𝑥 ∈ HF ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ HF ))))
7	1, 6	mpbiri 261	. . 3 ⊢ (𝐻 = HF → (𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))
8	7	alrimiv 1962	. 2 ⊢ (𝐻 = HF → ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))
9		biimp 218	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → (𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))
10	9	alimi 1844	. . . 4 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))
11		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)
12	11	imim2i 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → (𝑥 ∈ 𝐻 → ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻))
13	12	alimi 1844	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻))
14	13	ralrid 3088	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ∀𝑥 ∈ 𝐻 ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)
15		dftr5 5219	. . . . . 6 ⊢ (Tr 𝐻 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐻 ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)
16	14, 15	sylibr 237	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → Tr 𝐻)
17		simpl 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ Fin)
18	17	imim2i 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → (𝑥 ∈ 𝐻 → 𝑥 ∈ Fin))
19	18	alimi 1844	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → 𝑥 ∈ Fin))
20		df-ss 3901	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 ⊆ Fin ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → 𝑥 ∈ Fin))
21	19, 20	sylibr 237	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → 𝐻 ⊆ Fin)
22		trssfihfregs 35904	. . . . 5 ⊢ ((Tr 𝐻 ∧ 𝐻 ⊆ Fin) → 𝐻 ⊆ HF )
23	16, 21, 22	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 → (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → 𝐻 ⊆ HF )
24	10, 23	syl 18	. . 3 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → 𝐻 ⊆ HF )
25		biimpr 223	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻))
26	25	alimi 1844	. . . 4 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → ∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻))
27		eleq1w 2847	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → (𝑧 ∈ HF ↔ 𝑤 ∈ HF ))
28		eleq1w 2847	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → (𝑧 ∈ 𝐻 ↔ 𝑤 ∈ 𝐻))
29	27, 28	imbi12d 347	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧 ∈ HF → 𝑧 ∈ 𝐻) ↔ (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻)))
30	29	imbi2d 343	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → ((∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑧 ∈ HF → 𝑧 ∈ 𝐻)) ↔ (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻))))
31		ra4v 3836	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑧 (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻)) → (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → ∀𝑤 ∈ 𝑧 (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻)))
32		elhf4 9939	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ HF ↔ (𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ HF ))
33		ralim 3106	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑧 (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻) → (∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ HF → ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻))
34	33	anim2d 624	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑧 (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻) → ((𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ HF ) → (𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻)))
35	32, 34	biimtrid 245	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑧 (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻) → (𝑧 ∈ HF → (𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻)))
36		eleq1w 2847	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ Fin ↔ 𝑧 ∈ Fin))
37		eleq1w 2847	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝑦 ∈ 𝐻 ↔ 𝑤 ∈ 𝐻))
38	37	adantl 487	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤) → (𝑦 ∈ 𝐻 ↔ 𝑤 ∈ 𝐻))
39		simpl 488	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤) → 𝑥 = 𝑧)
40	38, 39	cbvraldva2 3340	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻))
41	36, 40	anbi12d 644	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) ↔ (𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻)))
42		eleq1w 2847	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ 𝐻 ↔ 𝑧 ∈ 𝐻))
43	41, 42	imbi12d 347	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) ↔ ((𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻) → 𝑧 ∈ 𝐻)))
44	43	spvv 2023	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → ((𝑧 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝑤 ∈ 𝐻) → 𝑧 ∈ 𝐻))
45	35, 44	syl9r 79	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (∀𝑤 ∈ 𝑧 (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻) → (𝑧 ∈ HF → 𝑧 ∈ 𝐻)))
46	31, 45	sylcom 31	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑧 (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑤 ∈ HF → 𝑤 ∈ 𝐻)) → (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑧 ∈ HF → 𝑧 ∈ 𝐻)))
47	30, 46	setinds2regs 35899	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → (𝑧 ∈ HF → 𝑧 ∈ 𝐻))
48	47	ssrdv 3919	. . . 4 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻) → 𝑥 ∈ 𝐻) → HF ⊆ 𝐻)
49	26, 48	syl 18	. . 3 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → HF ⊆ 𝐻)
50	24, 49	eqssd 3930	. 2 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)) → 𝐻 = HF )
51	8, 50	impbii 212	1 ⊢ (𝐻 = HF ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐻 ↔ (𝑥 ∈ Fin ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐻)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080   ⊆ wss 3900  Tr wtr 5215  Fincfn 9001   HF chf 9931

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-regs 35894

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-ov 7446  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-en 9002  df-dom 9003  df-fin 9005  df-r1 9795  df-rank 9796  df-hf 9932

This theorem is used by: (None)