-- Mathlib/Order/Extension/Linear.lean
theorem extend_partialOrder {α : Type u} (r : α → α → Prop) [IsPartialOrder α r] :
    ∃ s : α → α → Prop, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Proof state:
case refine_1.inl.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ab : s a b
bc : s b c
⊢ s' a c

Tactic:
exact Or.inl (_root_.trans ab bc)

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2.inl.inr.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b : α
ab : s a b
bx : s b x
ya : s y a
⊢ a = b

Tactic:
exact (h.2 (_root_.trans ya (_root_.trans ab bx))).elim

Result:
no goals

Proof state:
case refine_3.intro.intro.intro.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y x
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
h : s₁ ≤ s₂
⊢ x = y

Tactic:
exact antisymm (h _ _ h₂s₁) h₂s₂

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Tactic:
let S := { s | IsPartialOrder α s }

Result:
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Proof state:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
⊢ False

Tactic:
let s' x' y' := s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'

Result:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
⊢ False

Proof state:
case refine_3.intro.intro.intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y x
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
⊢ x = y

Tactic:
rcases hc₂.total h₁s₁ h₁s₂ with h | h

Result:
case refine_3.intro.intro.intro.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y x
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
h : s₁ ≤ s₂
⊢ x = y

case refine_3.intro.intro.intro.intro.inr
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y x
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
h : s₂ ≤ s₁
⊢ x = y

Proof state:
case refine_2
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this : IsPreorder α s
⊢ ∀ (a b c_1 : α), (∃ r ∈ c, r a b) → (∃ r ∈ c, r b c_1) → ∃ r ∈ c, r a c_1

Tactic:
rintro x y z ⟨s₁, h₁s₁, h₂s₁⟩ ⟨s₂, h₁s₂, h₂s₂⟩

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

Proof state:
case refine_1
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this : IsPreorder α s
⊢ ∀ (a : α), ∃ r ∈ c, r a a

Tactic:
intro x

Result:
case refine_1
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this : IsPreorder α s
x : α
⊢ ∃ r ∈ c, r x x

Proof state:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
⊢ False

Tactic:
rw [hs.eq_of_le (y := s') ?_ fun _ _ ↦ Or.inl] at h

Result:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
h : ¬s' x y ∧ ¬s' y x
⊢ False

α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
⊢ s' ∈ S

Proof state:
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Tactic:
obtain ⟨s, hrs, hs⟩ := zorn_le_nonempty₀ S hS r ‹_›

Result:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s