-- Mathlib/Combinatorics/Hall/Finite.lean
theorem hall_hard_inductive_step_A {n : ℕ} (hn : Fintype.card ι = n + 1)
    (ht : ∀ s : Finset ι, #s ≤ #(s.biUnion t))
    (ih :
      ∀ {ι' : Type u} [Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
        Fintype.card ι' ≤ n →
          (∀ s' : Finset ι', #s' ≤ #(s'.biUnion t')) →
            ∃ f : ι' → α, Function.Injective f ∧ ∀ x, f x ∈ t' x)
    (ha : ∀ s : Finset ι, s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)) :
    ∃ f : ι → α, Function.Injective f ∧ ∀ x, f x ∈ t x

Proof state:
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι), f x ∈ t x

Tactic:
rcases ih t' card_ι'.le (hall_cond_of_erase y ha) with ⟨f', hfinj, hfr⟩

Result:
case intro.intro
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
hfr : ∀ (x : ↑ι'), f' x ∈ t' x
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι), f x ∈ t x

Proof state:
case neg
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
z : ι
hz : ¬z = x
hfr : f' ⟨z, hz⟩ ∈ t' ⟨z, hz⟩
⊢ f' ⟨z, hz⟩ ∈ t z

Tactic:
rw [mem_erase] at hfr

Result:
case neg
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
z : ι
hz : ¬z = x
hfr : f' ⟨z, hz⟩ ≠ y ∧ f' ⟨z, hz⟩ ∈ t ↑⟨z, hz⟩
⊢ f' ⟨z, hz⟩ ∈ t z

Proof state:
case intro.intro.refine_1
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
hfr : ∀ (x : ↑ι'), f' x ∈ t' x
z₁ z₂ : ι
⊢ (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₁ = (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₂ → z₁ = z₂

Tactic:
have key : ∀ {x}, y ≠ f' x := by
  intro x h
  simpa [t', ← h] using hfr x

Result:
case intro.intro.refine_1
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
hfr : ∀ (x : ↑ι'), f' x ∈ t' x
z₁ z₂ : ι
key : ∀ {x : ↑ι'}, y ≠ f' x
⊢ (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₁ = (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₂ → z₁ = z₂

Proof state:
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι), f x ∈ t x

Tactic:
have card_ι' : Fintype.card ι' = n :=
  calc
    Fintype.card ι' = Fintype.card ι - 1 := Set.card_ne_eq _
    _ = n := by rw [hn, Nat.add_succ_sub_one, add_zero]

Result:
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι), f x ∈ t x

Proof state:
case intro.intro.refine_1
ι : Type u
α : Type v
inst✝¹ : DecidableEq α
t : ι → Finset α
inst✝ : Fintype ι
n : ℕ
hn : Fintype.card ι = n + 1
ht : ∀ (s : Finset ι), #s ≤ #(s.biUnion t)
ih :
  ∀ {ι' : Type u} [inst : Fintype ι'] (t' : ι' → Finset α),
    Fintype.card ι' ≤ n →
      (∀ (s' : Finset ι'), #s' ≤ #(s'.biUnion t')) → ∃ f, Function.Injective f ∧ ∀ (x : ι'), f x ∈ t' x
ha : ∀ (s : Finset ι), s.Nonempty → s ≠ univ → #s < #(s.biUnion t)
this✝ : Nonempty ι
this : DecidableEq ι
x : ι := Classical.arbitrary ι
y : α
hy : y ∈ t x
ι' : Set ι := {x' | x' ≠ x}
t' : ↑ι' → Finset α := fun x' => (t ↑x').erase y
card_ι' : Fintype.card ↑ι' = n
f' : ↑ι' → α
hfinj : Function.Injective f'
hfr : ∀ (x : ↑ι'), f' x ∈ t' x
z₁ z₂ : ι
key : ∀ {x : ↑ι'}, y ≠ f' x
⊢ (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₁ = (fun z => if h : z = x then y else f' ⟨z, h⟩) z₂ → z₁ = z₂

Tactic:
by_cases h₁ : z₁ = x <;> by_cases h₂ : z₂ = x <;>
  simp [h₁, h₂, hfinj.eq_iff, key, key.symm]

Result:
no goals