-- Mathlib/GroupTheory/Complement.lean
theorem isComplement'_stabilizer {α : Type*} [MulAction G α] (a : α)
    (h1 : ∀ h : H, h • a = a → h = 1) (h2 : ∀ g : G, ∃ h : H, h • g • a = a) :
    IsComplement' H (MulAction.stabilizer G a)

Proof state:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Tactic:
refine ⟨⟨h⁻¹, h * g, hh'⟩, inv_mul_cancel_left ↑h g, ?_⟩

Result:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∀ (y : ↑↑H × ↑↑(MulAction.stabilizer G a)), (fun x => ↑x.1 * ↑x.2 = g) y → y = (h⁻¹, ⟨↑h * g, hh'⟩)

Proof state:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)

Tactic:
refine Prod.ext (eq_inv_of_mul_eq_one_right h1) (Subtype.ext ?_)

Result:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ ↑(h', ⟨g, hg⟩).2 = ↑(h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩).2

Proof state:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
⊢ H.IsComplement' (MulAction.stabilizer G a)

Tactic:
refine isComplement_iff_existsUnique.mpr fun g => ?_

Result:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Proof state:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
⊢ (↑h * g) • a = a

Tactic:
rwa [mul_smul]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)

Tactic:
specialize h1 (h * h') (by rwa [mul_smul, smul_def h', ← hg, ← mul_smul, hg])

Result:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)

Proof state:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∀ (y : ↑↑H × ↑↑(MulAction.stabilizer G a)), (fun x => ↑x.1 * ↑x.2 = g) y → y = (h⁻¹, ⟨↑h * g, hh'⟩)

Tactic:
rintro ⟨h', g, hg : g • a = a⟩ rfl

Result:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)

Proof state:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
⊢ (h * h') • a = a

Tactic:
rwa [mul_smul, smul_def h', ← hg, ← mul_smul, hg]

Result:
no goals

Proof state:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Tactic:
have hh' : (↑h * g) • a = a := by rwa [mul_smul]

Result:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Proof state:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Tactic:
obtain ⟨h, hh⟩ := h2 g

Result:
case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g

Proof state:
case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H : Subgroup G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ ↑(h', ⟨g, hg⟩).2 = ↑(h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩).2

Tactic:
rwa [Subtype.ext_iff, coe_one, coe_mul, ← self_eq_mul_left, mul_assoc (↑h) (↑h') g] at h1

Result:
no goals