Theorem: EuclideanGeometry.Sphere.eq_or_eq_secondInter_of_mem_mk'_span_singleton_iff_mem
File: Mathlib/Geometry/Euclidean/Sphere/SecondInter.lean

tactic: refine ⟨fun h => ?_, fun h => ?_⟩
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v ↔ p' ∈ s
state_after: case refine_1
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
⊢ p' ∈ s

case refine_2
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' ∈ s
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v

tactic: rcases h with (h | h)
state_before: case refine_1
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
⊢ p' ∈ s
state_after: case refine_1.inl
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = p
⊢ p' ∈ s

case refine_1.inr
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = s.secondInter p v
⊢ p' ∈ s

tactic: rwa [h]
state_before: case refine_1.inl
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = p
⊢ p' ∈ s
state_after: no goals

tactic: rwa [h, Sphere.secondInter_mem]
state_before: case refine_1.inr
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' = s.secondInter p v
⊢ p' ∈ s
state_after: no goals

tactic: rw [AffineSubspace.mem_mk'_iff_vsub_mem, Submodule.mem_span_singleton] at hp'
state_before: case refine_2
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : p' ∈ AffineSubspace.mk' p (Submodule.span ℝ {v})
h : p' ∈ s
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
state_after: case refine_2
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : ∃ a, a • v = p' -ᵥ p
h : p' ∈ s
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v

tactic: rcases hp' with ⟨r, hr⟩
state_before: case refine_2
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
hp' : ∃ a, a • v = p' -ᵥ p
h : p' ∈ s
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
state_after: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
h : p' ∈ s
r : ℝ
hr : r • v = p' -ᵥ p
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v

tactic: rw [eq_comm, ← eq_vadd_iff_vsub_eq] at hr
state_before: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
h : p' ∈ s
r : ℝ
hr : r • v = p' -ᵥ p
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
state_after: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
h : p' ∈ s
r : ℝ
hr : p' = r • v +ᵥ p
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v

tactic: subst hr
state_before: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
p' : P
h : p' ∈ s
r : ℝ
hr : p' = r • v +ᵥ p
⊢ p' = p ∨ p' = s.secondInter p v
state_after: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v

tactic: by_cases hv : v = 0
state_before: case refine_2.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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v
state_after: case pos
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v

case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v

tactic: rw [Sphere.secondInter]
state_before: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v
state_after: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p

tactic: rw [mem_sphere] at h hp
state_before: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p
state_after: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : dist p s.center = s.radius
v : V
r : ℝ
h : dist (r • v +ᵥ p) s.center = s.radius
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p

tactic: rw [← hp, dist_smul_vadd_eq_dist _ _ hv] at h
state_before: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : dist p s.center = s.radius
v : V
r : ℝ
h : dist (r • v +ᵥ p) s.center = s.radius
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p
state_after: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : dist p s.center = s.radius
v : V
r : ℝ
h : r = 0 ∨ r = -2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p

tactic: rcases h with (h | h) <;> simp [h]
state_before: case neg
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
s : Sphere P
p : P
hp : dist p s.center = s.radius
v : V
r : ℝ
h : r = 0 ∨ r = -2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ
hv : ¬v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = (-2 * ⟪v, p -ᵥ s.center⟫_ℝ / ⟪v, v⟫_ℝ) • v +ᵥ p
state_after: no goals

tactic: simp [hv]
state_before: case pos
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
s : Sphere P
p : P
hp : p ∈ s
v : V
r : ℝ
h : r • v +ᵥ p ∈ s
hv : v = 0
⊢ r • v +ᵥ p = p ∨ r • v +ᵥ p = s.secondInter p v
state_after: no goals