-- Mathlib/Analysis/Convex/Radon.lean
theorem helly_theorem {F : ι → Set E} {s : Finset ι}
    (h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s)
    (h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i))
    (h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty) :
    (⋂ i ∈ s, F i).Nonempty

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
⊢ ∀ I ⊆ s, #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Tactic:
intro I hI_ss hI_card

Result:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Proof state:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
J : Finset ι
hI_ss_J : I ⊆ J
hJ_ss : J ⊆ s
hJ_card : #J = finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Tactic:
apply Set.Nonempty.mono <| biInter_mono hI_ss_J (fun _ _ ↦ Set.Subset.rfl)

Result:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
J : Finset ι
hI_ss_J : I ⊆ J
hJ_ss : J ⊆ s
hJ_card : #J = finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ x ∈ Membership.mem J.val, F x).Nonempty

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
⊢ (⋂ i ∈ s, F i).Nonempty

Tactic:
apply helly_theorem' h_convex

Result:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
⊢ ∀ I ⊆ s, #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Tactic:
obtain ⟨J, hI_ss_J, hJ_ss, hJ_card⟩ := exists_subsuperset_card_eq hI_ss hI_card h_card

Result:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
J : Finset ι
hI_ss_J : I ⊆ J
hJ_ss : J ⊆ s
hJ_card : #J = finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Proof state:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝² : AddCommGroup E
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
F : ι → Set E
s : Finset ι
h_card : finrank 𝕜 E + 1 ≤ #s
h_convex : ∀ i ∈ s, Convex 𝕜 (F i)
h_inter : ∀ I ⊆ s, #I = finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
I : Finset ι
hI_ss : I ⊆ s
hI_card : #I ≤ finrank 𝕜 E + 1
J : Finset ι
hI_ss_J : I ⊆ J
hJ_ss : J ⊆ s
hJ_card : #J = finrank 𝕜 E + 1
⊢ (⋂ x ∈ Membership.mem J.val, F x).Nonempty

Tactic:
exact h_inter J hJ_ss hJ_card

Result:
no goals