Theorem: Metric.uniformCauchySeqOn_iff
File: Mathlib/Topology/MetricSpace/Cauchy.lean

tactic: constructor
state_before: α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
⊢ UniformCauchySeqOn F atTop s ↔ ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
⊢ UniformCauchySeqOn F atTop s → ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε

case mpr
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
⊢ (∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε) → UniformCauchySeqOn F atTop s

tactic: intro h ε hε
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
⊢ UniformCauchySeqOn F atTop s → ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε

tactic: let u := { a : α × α | dist a.fst a.snd < ε }
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε

tactic: have hu : u ∈ 𝓤 α := Metric.mem_uniformity_dist.mpr ⟨ε, hε, by simp [u]⟩
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε

tactic: rw [← @Filter.eventually_atTop_prod_self' _ _ _ fun m =>
  ∀ x ∈ s, dist (F m.fst x) (F m.snd x) < ε]
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε

tactic: specialize h u hu
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
h : ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε

tactic: rw [prod_atTop_atTop_eq] at h
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
h : ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε
state_after: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
h : ∀ᶠ (m : β × β) in atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε

tactic: exact h.mono fun n h x hx => h x hx
state_before: case mp
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
hu : u ∈ 𝓤 α
h : ∀ᶠ (m : β × β) in atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (x : β × β) in atTop, ∀ x_1 ∈ s, dist (F x.1 x_1) (F x.2 x_1) < ε
state_after: no goals

tactic: simp [u]
state_before: α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : UniformCauchySeqOn F atTop s
ε : ℝ
hε : ε > 0
u : Set (α × α) := {a | dist a.1 a.2 < ε}
⊢ ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
state_after: no goals

tactic: intro h u hu
state_before: case mpr
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
⊢ (∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε) → UniformCauchySeqOn F atTop s
state_after: case mpr
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u

tactic: rcases Metric.mem_uniformity_dist.mp hu with ⟨ε, hε, hab⟩
state_before: case mpr
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
state_after: case mpr.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u

tactic: rcases h ε hε with ⟨N, hN⟩
state_before: case mpr.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
state_after: case mpr.intro.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u

tactic: rw [prod_atTop_atTop_eq, eventually_atTop]
state_before: case mpr.intro.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∀ᶠ (m : β × β) in atTop ×ˢ atTop, ∀ x ∈ s, (F m.1 x, F m.2 x) ∈ u
state_after: case mpr.intro.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∃ a, ∀ b ≥ a, ∀ x ∈ s, (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u

tactic: use (N, N)
state_before: case mpr.intro.intro.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∃ a, ∀ b ≥ a, ∀ x ∈ s, (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u
state_after: case h
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∀ b ≥ (N, N), ∀ x ∈ s, (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u

tactic: intro b hb x hx
state_before: case h
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
⊢ ∀ b ≥ (N, N), ∀ x ∈ s, (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u
state_after: case h
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
b : β × β
hb : b ≥ (N, N)
x : γ
hx : x ∈ s
⊢ (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u

tactic: rcases hb with ⟨hbl, hbr⟩
state_before: case h
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
b : β × β
hb : b ≥ (N, N)
x : γ
hx : x ∈ s
⊢ (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u
state_after: case h.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
b : β × β
x : γ
hx : x ∈ s
hbl : (N, N).1 ≤ b.1
hbr : (N, N).2 ≤ b.2
⊢ (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u

tactic: exact hab (hN b.fst hbl.ge b.snd hbr.ge x hx)
state_before: case h.intro
α : Type u
β : Type v
X : Type u_1
ι : Type u_2
inst✝² : PseudoMetricSpace α
inst✝¹ : Nonempty β
inst✝ : SemilatticeSup β
γ : Type u_3
F : β → γ → α
s : Set γ
h : ∀ ε > 0, ∃ N, ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
u : Set (α × α)
hu : u ∈ 𝓤 α
ε : ℝ
hε : ε > 0
hab : ∀ {a b : α}, dist a b < ε → (a, b) ∈ u
N : β
hN : ∀ m ≥ N, ∀ n ≥ N, ∀ x ∈ s, dist (F m x) (F n x) < ε
b : β × β
x : γ
hx : x ∈ s
hbl : (N, N).1 ≤ b.1
hbr : (N, N).2 ≤ b.2
⊢ (F b.1 x, F b.2 x) ∈ u
state_after: no goals