-- Mathlib/Geometry/Euclidean/Angle/Unoriented/Affine.lean
theorem angle_eq_pi_iff_sbtw {p₁ p₂ p₃ : P} : ∠ p₁ p₂ p₃ = π ↔ Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Proof state:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
⊢ (p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0 ∧ ∃ r < 0, p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)) → Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Tactic:
rintro ⟨hp₁p₂, r, hr, hp₃p₂⟩

Result:
case intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ (AffineMap.lineMap p₁ p₃) (1 / (1 - r)) = p₂

Tactic:
rw [AffineMap.lineMap_apply, hp₃p₂, vadd_vsub_assoc, ← neg_vsub_eq_vsub_rev p₂ p₁, smul_neg, ←
  neg_smul, smul_add, smul_smul, ← add_smul, eq_comm, eq_vadd_iff_vsub_eq]

Result:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ p₂ -ᵥ p₁ = (1 / (1 - r) * -r + 1 / (1 - r)) • (p₂ -ᵥ p₁)

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_5
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ 1 / (1 - r) * -r + 1 / (1 - r) = 1

Tactic:
field_simp [(sub_pos.2 (hr.trans zero_lt_one)).ne.symm]

Result:
case h.e'_3.h.e'_5
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ -(r * (1 - r)) + (1 - r) = (1 - r) * (1 - r)

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ p₂ -ᵥ p₁ = (1 / (1 - r) * -r + 1 / (1 - r)) • (p₂ -ᵥ p₁)

Tactic:
convert (one_smul ℝ (p₂ -ᵥ p₁)).symm

Result:
case h.e'_3.h.e'_5
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ 1 / (1 - r) * -r + 1 / (1 - r) = 1

Proof state:
case intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Tactic:
refine ⟨⟨1 / (1 - r), ⟨div_nonneg zero_le_one (sub_nonneg.2 (hr.le.trans zero_le_one)),
  (div_le_one (sub_pos.2 (hr.trans zero_lt_one))).2 ((le_sub_self_iff 1).2 hr.le)⟩, ?_⟩,
  (vsub_ne_zero.1 hp₁p₂).symm, ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ (AffineMap.lineMap p₁ p₃) (1 / (1 - r)) = p₂

case intro.intro.intro.refine_2
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ p₂ ≠ p₃

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ (AffineMap.lineMap p₁ p₃) (1 / (1 - r)) = p₂

Tactic:
rw [← eq_vadd_iff_vsub_eq] at hp₃p₂

Result:
case intro.intro.intro.refine_1
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ (AffineMap.lineMap p₁ p₃) (1 / (1 - r)) = p₂

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ p₂ ≠ p₃

Tactic:
rw [ne_comm, ← @vsub_ne_zero V, hp₃p₂, smul_ne_zero_iff]

Result:
case intro.intro.intro.refine_2
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ r ≠ 0 ∧ p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_5
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ = r • (p₁ -ᵥ p₂) +ᵥ p₂
⊢ -(r * (1 - r)) + (1 - r) = (1 - r) * (1 - r)

Tactic:
ring

Result:
no goals

Proof state:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
⊢ ∠ p₁ p₂ p₃ = π ↔ Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Tactic:
refine ⟨?_, fun h => h.angle₁₂₃_eq_pi⟩

Result:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
⊢ ∠ p₁ p₂ p₃ = π → Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0
r : ℝ
hr : r < 0
hp₃p₂ : p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)
⊢ r ≠ 0 ∧ p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0

Tactic:
exact ⟨hr.ne, hp₁p₂⟩

Result:
no goals

Proof state:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
⊢ ∠ p₁ p₂ p₃ = π → Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃

Tactic:
rw [angle, angle_eq_pi_iff]

Result:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup V
inst✝² : InnerProductSpace ℝ V
inst✝¹ : MetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
p₁ p₂ p₃ : P
⊢ (p₁ -ᵥ p₂ ≠ 0 ∧ ∃ r < 0, p₃ -ᵥ p₂ = r • (p₁ -ᵥ p₂)) → Sbtw ℝ p₁ p₂ p₃