Theorem: Affine.Simplex.eq_mongePoint_of_forall_mem_mongePlane
File: Mathlib/Geometry/Euclidean/MongePoint.lean

tactic: rw [← @vsub_eq_zero_iff_eq V]
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
⊢ p = s.mongePoint
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: have h' : ∀ i₂, i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈
    (ℝ ∙ s.points i₁ -ᵥ s.points i₂)ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points) := by
  intro i₂ hne
  rw [← s.direction_mongePlane, vsub_right_mem_direction_iff_mem s.mongePoint_mem_mongePlane]
  exact h i₂ hne
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: have hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ ⨅ i₂ : { i // i₁ ≠ i }, (ℝ ∙ s.points i₁ -ᵥ s.points i₂)ᗮ := by
  rw [Submodule.mem_iInf]
  exact fun i => (Submodule.mem_inf.1 (h' i i.property)).1
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ ⨅ i₂, (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i₂})ᗮ
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: rw [Submodule.iInf_orthogonal, ← Submodule.span_iUnion] at hi
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ ⨅ i₂, (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i₂})ᗮ
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: rw [hu, ← vectorSpan_image_eq_span_vsub_set_left_ne ℝ _ (Set.mem_univ _), Set.image_univ] at hi
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: have hv : p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points) := by
  let s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
  obtain ⟨i₂, h₂⟩ := card_pos.1 (show 0 < card s₁ by simp [s₁, card_erase_of_mem])
  have h₁₂ : i₁ ≠ i₂ := (ne_of_mem_erase h₂).symm
  exact (Submodule.mem_inf.1 (h' i₂ h₁₂)).2
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
hv : p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0

tactic: exact Submodule.disjoint_def.1 (vectorSpan ℝ (Set.range s.points)).orthogonal_disjoint _ hv hi
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
hv : p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ p -ᵥ s.mongePoint = 0
state_after: no goals

tactic: intro i₂ hne
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
⊢ ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
i₂ : Fin (n + 3)
hne : i₁ ≠ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)

tactic: rw [← s.direction_mongePlane, vsub_right_mem_direction_iff_mem s.mongePoint_mem_mongePlane]
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
i₂ : Fin (n + 3)
hne : i₁ ≠ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
i₂ : Fin (n + 3)
hne : i₁ ≠ i₂
⊢ p ∈ s.mongePlane i₁ i₂

tactic: exact h i₂ hne
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
i₂ : Fin (n + 3)
hne : i₁ ≠ i₂
⊢ p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
state_after: no goals

tactic: rw [Submodule.mem_iInf]
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ ⨅ i₂, (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i₂})ᗮ
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ ∀ (i : { i // i₁ ≠ i }), p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i})ᗮ

tactic: exact fun i => (Submodule.mem_inf.1 (h' i i.property)).1
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
⊢ ∀ (i : { i // i₁ ≠ i }), p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i})ᗮ
state_after: no goals

tactic: rw [Set.image_image]
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
⊢ ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
⊢ ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ s.points x) '' (Set.univ \ {i₁})

tactic: ext x
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
⊢ ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ s.points x) '' (Set.univ \ {i₁})
state_after: case h
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ x ∈ ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} ↔ x ∈ (fun x => s.points i₁ -ᵥ s.points x) '' (Set.univ \ {i₁})

tactic: simp_rw [Set.mem_iUnion, Set.mem_image, Set.mem_singleton_iff, Set.mem_diff_singleton]
state_before: case h
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ x ∈ ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} ↔ x ∈ (fun x => s.points i₁ -ᵥ s.points x) '' (Set.univ \ {i₁})
state_after: case h
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i) ↔ ∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x

tactic: constructor
state_before: case h
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i) ↔ ∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x
state_after: case h.mp
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i) → ∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x

case h.mpr
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x) → ∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i

tactic: rintro ⟨i, rfl⟩
state_before: case h.mp
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i) → ∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x
state_after: case h.mp.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
i : { i // i₁ ≠ i }
⊢ ∃ x, (x ∈ Set.univ ∧ x ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i

tactic: use i, ⟨Set.mem_univ _, i.property.symm⟩
state_before: case h.mp.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
i : { i // i₁ ≠ i }
⊢ ∃ x, (x ∈ Set.univ ∧ x ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i
state_after: no goals

tactic: rintro ⟨i, ⟨-, hi⟩, rfl⟩
state_before: case h.mpr
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
x : V
⊢ (∃ x_1, (x_1 ∈ Set.univ ∧ x_1 ≠ i₁) ∧ s.points i₁ -ᵥ s.points x_1 = x) → ∃ i, x = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i
state_after: case h.mpr.intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi✝ : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
i : Fin (n + 2 + 1)
hi : i ≠ i₁
⊢ ∃ i_1, s.points i₁ -ᵥ s.points i = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i_1

tactic: exact ⟨⟨i, hi.symm⟩, rfl⟩
state_before: case h.mpr.intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi✝ : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ (⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i}))ᗮ
i : Fin (n + 2 + 1)
hi : i ≠ i₁
⊢ ∃ i_1, s.points i₁ -ᵥ s.points i = s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i_1
state_after: no goals

tactic: let s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)

tactic: obtain ⟨i₂, h₂⟩ := card_pos.1 (show 0 < card s₁ by simp [s₁, card_erase_of_mem])
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: case intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
i₂ : Fin (n + 3)
h₂ : i₂ ∈ s₁
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)

tactic: have h₁₂ : i₁ ≠ i₂ := (ne_of_mem_erase h₂).symm
state_before: case intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
i₂ : Fin (n + 3)
h₂ : i₂ ∈ s₁
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: case intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
i₂ : Fin (n + 3)
h₂ : i₂ ∈ s₁
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)

tactic: exact (Submodule.mem_inf.1 (h' i₂ h₁₂)).2
state_before: case intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
i₂ : Fin (n + 3)
h₂ : i₂ ∈ s₁
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
⊢ p -ᵥ s.mongePoint ∈ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
state_after: no goals

tactic: simp [s₁, card_erase_of_mem]
state_before: V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
n : ℕ
s : Simplex ℝ P (n + 2)
i₁ : Fin (n + 3)
p : P
h : ∀ (i₂ : Fin (n + 3)), i₁ ≠ i₂ → p ∈ s.mongePlane i₁ i₂
h' :
  ∀ (i₂ : Fin (n + 3)),
    i₁ ≠ i₂ → p -ᵥ s.mongePoint ∈ (Submodule.span ℝ {s.points i₁ -ᵥ s.points i₂})ᗮ ⊓ vectorSpan ℝ (Set.range s.points)
hi : p -ᵥ s.mongePoint ∈ (vectorSpan ℝ (Set.range s.points))ᗮ
hu : ⋃ i, {s.points i₁ -ᵥ s.points ↑i} = (fun x => s.points i₁ -ᵥ x) '' (s.points '' (Set.univ \ {i₁}))
s₁ : Finset (Fin (n + 3)) := univ.erase i₁
⊢ 0 < s₁.card
state_after: no goals