-- Mathlib/MeasureTheory/Constructions/BorelSpace/Order.lean
theorem Dense.borel_eq_generateFrom_Ico_mem_aux {α : Type*} [TopologicalSpace α] [LinearOrder α]
    [OrderTopology α] [SecondCountableTopology α] {s : Set α} (hd : Dense s)
    (hbot : ∀ x, IsBot x → x ∈ s) (hIoo : ∀ x y : α, x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s) :
    borel α = .generateFrom { S : Set α | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S }

Proof state:
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
⊢ MeasurableSpace.generateFrom (range Iio) ≤ MeasurableSpace.generateFrom S

Tactic:
refine generateFrom_le (forall_mem_range.2 fun a => ?_)

Result:
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
⊢ MeasurableSet (Iio a)

Proof state:
case h.e'_3.h.mp
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
y : α
⊢ y < a → ∃ i, ∃ (_ : i ∈ t), ∃ i_1, ∃ (_ : i_1 ∈ t) (_ : i < i_1) (_ : i_1 ≤ a), i ≤ y ∧ y < i_1

Tactic:
intro hy

Result:
case h.e'_3.h.mp
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
y : α
hy : y < a
⊢ ∃ i, ∃ (_ : i ∈ t), ∃ i_1, ∃ (_ : i_1 ∈ t) (_ : i < i_1) (_ : i_1 ≤ a), i ≤ y ∧ y < i_1

Proof state:
case neg
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ¬∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
⊢ MeasurableSet (Iio a)

Tactic:
simp only [not_forall, not_nonempty_iff_eq_empty] at ha

Result:
case neg
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∃ x, ∃ (_ : x < a), Ioo x a = ∅
⊢ MeasurableSet (Iio a)

Proof state:
case neg
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : a ∈ s
x : α
hx : x ∈ t
hlt : x < a
⊢ MeasurableSet (Ico x a)

Tactic:
exact .basic _ ⟨x, hts hx, a, ha, hlt, mem_singleton _⟩

Result:
no goals

Proof state:
case h.e'_3.h
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
y : α
⊢ y ∈ Iio a ↔ y ∈ ⋃ l ∈ t, ⋃ u ∈ t, ⋃ (_ : l < u), ⋃ (_ : u ≤ a), Ico l u

Tactic:
simp only [mem_iUnion, mem_Iio, mem_Ico]

Result:
case h.e'_3.h
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
y : α
⊢ y < a ↔ ∃ i, ∃ (_ : i ∈ t), ∃ i_1, ∃ (_ : i_1 ∈ t) (_ : i < i_1) (_ : i_1 ≤ a), i ≤ y ∧ y < i_1

Proof state:
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
⊢ MeasurableSet (Iio a)

Tactic:
rcases hd.exists_countable_dense_subset_bot_top with ⟨t, hts, hc, htd, htb, -⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
⊢ MeasurableSet (Iio a)

Proof state:
case pos
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha : ∀ b < a, (Ioo b a).Nonempty
⊢ MeasurableSet (⋃ l ∈ t, ⋃ u ∈ t, ⋃ (_ : l < u), ⋃ (_ : u ≤ a), Ico l u)

Tactic:
refine MeasurableSet.biUnion hc fun a ha => MeasurableSet.biUnion hc fun b hb => ?_

Result:
case pos
α : Type u_5
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : LinearOrder α
inst✝¹ : OrderTopology α
inst✝ : SecondCountableTopology α
s : Set α
hd : Dense s
hbot : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s
hIoo : ∀ (x y : α), x < y → Ioo x y = ∅ → y ∈ s
S : Set (Set α) := {S | ∃ l ∈ s, ∃ u ∈ s, l < u ∧ Ico l u = S}
this : MeasurableSpace α := MeasurableSpace.generateFrom S
a✝ : α
t : Set α
hts : t ⊆ s
hc : t.Countable
htd : Dense t
htb : ∀ (x : α), IsBot x → x ∈ s → x ∈ t
ha✝ : ∀ b < a✝, (Ioo b a✝).Nonempty
a : α
ha : a ∈ t
b : α
hb : b ∈ t
⊢ MeasurableSet (⋃ (_ : a < b), ⋃ (_ : b ≤ a✝), Ico a b)