Theorem: exists_rat_btwn
File: Mathlib/Algebra/Order/Archimedean.lean

tactic: cases' exists_nat_gt (y - x)⁻¹ with n nh
state_before: α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
⊢ ∃ q, x < ↑q ∧ ↑q < y
state_after: case intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
⊢ ∃ q, x < ↑q ∧ ↑q < y

tactic: cases' exists_floor (x * n) with z zh
state_before: case intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
⊢ ∃ q, x < ↑q ∧ ↑q < y
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
⊢ ∃ q, x < ↑q ∧ ↑q < y

tactic: refine ⟨(z + 1 : ℤ) / n, ?_⟩
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
⊢ ∃ q, x < ↑q ∧ ↑q < y
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y

tactic: have n0' := (inv_pos.2 (sub_pos.2 h)).trans nh
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y

tactic: have n0 := Nat.cast_pos.1 n0'
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y

tactic: rw [Rat.cast_div_of_ne_zero, Rat.cast_natCast, Rat.cast_intCast, div_lt_iff n0']
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x < ↑(↑(z + 1) / ↑n) ∧ ↑(↑(z + 1) / ↑n) < y
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x < ↑(z + 1) / ↑n ∧ ↑(z + 1) < y * ↑n

case intro.intro.hp
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(↑(z + 1)).den ≠ 0

case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(↑n).num ≠ 0

tactic: refine ⟨(lt_div_iff n0').2 <| (lt_iff_lt_of_le_iff_le (zh _)).1 (lt_add_one _), ?_⟩
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x < ↑(z + 1) / ↑n ∧ ↑(z + 1) < y * ↑n
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(z + 1) < y * ↑n

tactic: rw [Int.cast_add, Int.cast_one]
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(z + 1) < y * ↑n
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑z + 1 < y * ↑n

tactic: refine lt_of_le_of_lt (add_le_add_right ((zh _).1 le_rfl) _) ?_
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑z + 1 < y * ↑n
state_after: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x * ↑n + 1 < y * ↑n

tactic: rwa [← lt_sub_iff_add_lt', ← sub_mul, ← div_lt_iff' (sub_pos.2 h), one_div]
state_before: case intro.intro
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ x * ↑n + 1 < y * ↑n
state_after: no goals

tactic: rw [Rat.den_intCast, Nat.cast_one]
state_before: case intro.intro.hp
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(↑(z + 1)).den ≠ 0
state_after: case intro.intro.hp
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ 1 ≠ 0

tactic: exact one_ne_zero
state_before: case intro.intro.hp
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ 1 ≠ 0
state_after: no goals

tactic: intro H
state_before: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
⊢ ↑(↑n).num ≠ 0
state_after: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
H : ↑(↑n).num = 0
⊢ False

tactic: rw [Rat.num_natCast, Int.cast_natCast, Nat.cast_eq_zero] at H
state_before: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
H : ↑(↑n).num = 0
⊢ False
state_after: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
H : n = 0
⊢ False

tactic: subst H
state_before: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
n : ℕ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑n
z : ℤ
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑n
n0' : 0 < ↑n
n0 : 0 < n
H : n = 0
⊢ False
state_after: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
z : ℤ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑0
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑0
n0' : 0 < ↑0
n0 : 0 < 0
⊢ False

tactic: cases n0
state_before: case intro.intro.hq
α : Type u_1
M : Type u_2
inst✝¹ : LinearOrderedField α
inst✝ : Archimedean α
x✝ y✝ ε x y : α
h : x < y
z : ℤ
nh : (y - x)⁻¹ < ↑0
zh : ∀ (z_1 : ℤ), z_1 ≤ z ↔ ↑z_1 ≤ x * ↑0
n0' : 0 < ↑0
n0 : 0 < 0
⊢ False
state_after: no goals