Theorem: Besicovitch.TauPackage.lastStep_nonempty
File: Mathlib/MeasureTheory/Covering/Besicovitch.lean

tactic: by_contra h
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
⊢ {i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
⊢ False

tactic: suffices H : Function.Injective p.index from not_injective_of_ordinal p.index H
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
⊢ False
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
⊢ Function.Injective p.index

tactic: intro x y hxy
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
⊢ Function.Injective p.index
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
⊢ x = y

tactic: wlog x_le_y : x ≤ y generalizing x y
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
this : ∀ ⦃x y : Ordinal.{u}⦄, p.index x = p.index y → x ≤ y → x = y
x_le_y : ¬x ≤ y
⊢ x = y

α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
⊢ x = y

tactic: rcases eq_or_lt_of_le x_le_y with (rfl | H)
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
⊢ x = y
state_after: case inl
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index x
x_le_y : x ≤ x
⊢ x = x

case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
⊢ x = y

tactic: simp only [nonempty_def, not_exists, exists_prop, not_and, not_lt, not_le, mem_setOf_eq,
  not_forall] at h
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∀ (x : Ordinal.{u}), ∃ x_1, p.c x_1 ∉ p.iUnionUpTo x ∧ p.R x ≤ p.τ * p.r x_1
⊢ x = y

tactic: specialize h y
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∀ (x : Ordinal.{u}), ∃ x_1, p.c x_1 ∉ p.iUnionUpTo x ∧ p.R x ≤ p.τ * p.r x_1
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ x = y

tactic: have A : p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y := by
  have :
      p.index y =
        Classical.epsilon fun b : β => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b := by
    rw [TauPackage.index]; rfl
  rw [this]
  exact (Classical.epsilon_spec h).1
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y
⊢ x = y

tactic: simp only [iUnionUpTo, not_exists, exists_prop, mem_iUnion, mem_closedBall, not_and, not_le,
  Subtype.exists, Subtype.coe_mk] at A
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : ∀ x < y, p.c (p.index y) ∉ ball (p.c (p.index x)) (p.r (p.index x))
⊢ x = y

tactic: specialize A x H
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : ∀ x < y, p.c (p.index y) ∉ ball (p.c (p.index x)) (p.r (p.index x))
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.c (p.index y) ∉ ball (p.c (p.index x)) (p.r (p.index x))
⊢ x = y

tactic: simp? [hxy] at A says simp only [hxy, mem_ball, dist_self, not_lt] at A
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.c (p.index y) ∉ ball (p.c (p.index x)) (p.r (p.index x))
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.r (p.index y) ≤ 0
⊢ x = y

tactic: exact (lt_irrefl _ ((p.rpos (p.index y)).trans_le A)).elim
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.r (p.index y) ≤ 0
⊢ x = y
state_after: no goals

tactic: exact (this hxy.symm (le_of_not_le x_le_y)).symm
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
this : ∀ ⦃x y : Ordinal.{u}⦄, p.index x = p.index y → x ≤ y → x = y
x_le_y : ¬x ≤ y
⊢ x = y
state_after: no goals

tactic: rfl
state_before: case inl
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
h : ¬{i | ¬∃ b, p.c b ∉ p.iUnionUpTo i ∧ p.R i ≤ p.τ * p.r b}.Nonempty
x : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index x
x_le_y : x ≤ x
⊢ x = x
state_after: no goals

tactic: have :
    p.index y =
      Classical.epsilon fun b : β => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b := by
  rw [TauPackage.index]; rfl
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
this : p.index y = Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
⊢ p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y

tactic: rw [this]
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
this : p.index y = Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
⊢ p.c (p.index y) ∉ p.iUnionUpTo y
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
this : p.index y = Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
⊢ p.c (Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b) ∉ p.iUnionUpTo y

tactic: exact (Classical.epsilon_spec h).1
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
this : p.index y = Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
⊢ p.c (Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b) ∉ p.iUnionUpTo y
state_after: no goals

tactic: rw [TauPackage.index]
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ p.index y = Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
state_after: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ (Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ ⋃ j, ball (p.c (p.index ↑j)) (p.r (p.index ↑j)) ∧ ⨆ b, p.r ↑b ≤ p.τ * p.r b) =
    Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b

tactic: rfl
state_before: α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
⊢ (Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ ⋃ j, ball (p.c (p.index ↑j)) (p.r (p.index ↑j)) ∧ ⨆ b, p.r ↑b ≤ p.τ * p.r b) =
    Classical.epsilon fun b => p.c b ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r b
state_after: no goals

tactic: simp only [hxy, mem_ball, dist_self, not_lt] at A
state_before: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.c (p.index y) ∉ ball (p.c (p.index x)) (p.r (p.index x))
⊢ x = y
state_after: case inr
α : Type u_1
inst✝¹ : MetricSpace α
β : Type u
inst✝ : Nonempty β
p : TauPackage β α
x y : Ordinal.{u}
hxy : p.index x = p.index y
x_le_y : x ≤ y
H : x < y
h : ∃ x, p.c x ∉ p.iUnionUpTo y ∧ p.R y ≤ p.τ * p.r x
A : p.r (p.index y) ≤ 0
⊢ x = y