-- Mathlib/Combinatorics/SimpleGraph/Regularity/Uniform.lean
lemma unreduced_edges_subset :
    (A ×ˢ A).filter (fun (x, y) ↦ G.Adj x y ∧ ¬ (G.regularityReduced P (ε/8) (ε/4)).Adj x y) ⊆
      (P.nonUniforms G (ε/8)).biUnion (fun (U, V) ↦ U ×ˢ V) ∪ P.parts.biUnion offDiag ∪
        (P.sparsePairs G (ε/4)).biUnion fun (U, V) ↦ G.interedges U V

Proof state:
case mk.intro.intro.intro.intro.inr
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx✝ : x ∈ A
hy✝ : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
U : Finset α
hU : U ∈ P.parts
hx : x ∈ U
V : Finset α
hV : V ∈ P.parts
hy : y ∈ V
hUV : U ≠ V
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Tactic:
by_cases h₂ : G.IsUniform (ε/8) U V

Result:
case pos
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx✝ : x ∈ A
hy✝ : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
U : Finset α
hU : U ∈ P.parts
hx : x ∈ U
V : Finset α
hV : V ∈ P.parts
hy : y ∈ V
hUV : U ≠ V
h₂ : G.IsUniform (ε / 8) U V
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

case neg
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx✝ : x ∈ A
hy✝ : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
U : Finset α
hU : U ∈ P.parts
hx : x ∈ U
V : Finset α
hV : V ∈ P.parts
hy : y ∈ V
hUV : U ≠ V
h₂ : ¬G.IsUniform (ε / 8) U V
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Proof state:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx : x ∈ A
hy : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  G.Adj x y →
    ∀ x_1 ∈ P.parts,
      ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Tactic:
replace h' := h' h

Result:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx : x ∈ A
hy : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Proof state:
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
⊢ filter
      (fun x =>
        match x with
        | (x, y) => G.Adj x y ∧ ¬(regularityReduced P G (ε / 8) (ε / 4)).Adj x y)
      (A ×ˢ A) ⊆
    ((P.nonUniforms G (ε / 8)).biUnion fun x =>
          match x with
          | (U, V) => U ×ˢ V) ∪
        P.parts.biUnion offDiag ∪
      (P.sparsePairs G (ε / 4)).biUnion fun x =>
        match x with
        | (U, V) => G.interedges U V

Tactic:
rintro ⟨x, y⟩

Result:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
⊢ (x, y) ∈
      filter
        (fun x =>
          match x with
          | (x, y) => G.Adj x y ∧ ¬(regularityReduced P G (ε / 8) (ε / 4)).Adj x y)
        (A ×ˢ A) →
    (x, y) ∈
      ((P.nonUniforms G (ε / 8)).biUnion fun x =>
            match x with
            | (U, V) => U ×ˢ V) ∪
          P.parts.biUnion offDiag ∪
        (P.sparsePairs G (ε / 4)).biUnion fun x =>
          match x with
          | (U, V) => G.interedges U V

Proof state:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
⊢ (x, y) ∈
      filter
        (fun x =>
          match x with
          | (x, y) => G.Adj x y ∧ ¬(regularityReduced P G (ε / 8) (ε / 4)).Adj x y)
        (A ×ˢ A) →
    (x, y) ∈
      ((P.nonUniforms G (ε / 8)).biUnion fun x =>
            match x with
            | (U, V) => U ×ˢ V) ∪
          P.parts.biUnion offDiag ∪
        (P.sparsePairs G (ε / 4)).biUnion fun x =>
          match x with
          | (U, V) => G.interedges U V

Tactic:
simp only [mem_sdiff, mem_filter, mem_univ, true_and, regularityReduced_adj, not_and, not_exists,
  not_le, mem_biUnion, mem_union, exists_prop, mem_product, Prod.exists, mem_offDiag, and_imp,
  or_assoc, and_assoc, P.mk_mem_nonUniforms, Finpartition.mk_mem_sparsePairs, mem_interedges_iff]

Result:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
⊢ x ∈ A →
    y ∈ A →
      G.Adj x y →
        (G.Adj x y →
            ∀ x_1 ∈ P.parts,
              ∀ x_2 ∈ P.parts,
                x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4) →
          (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
            (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
              ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Proof state:
case mk
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx : x ∈ A
hy : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y

Tactic:
obtain ⟨U, hU, hx⟩ := P.exists_mem hx

Result:
case mk.intro.intro
α : Type u_1
𝕜 : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : DecidableEq α
A : Finset α
P : Finpartition A
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : 𝕜
x y : α
hx✝ : x ∈ A
hy : y ∈ A
h : G.Adj x y
h' :
  ∀ x_1 ∈ P.parts,
    ∀ x_2 ∈ P.parts, x ∈ x_1 → y ∈ x_2 → x_1 ≠ x_2 → G.IsUniform (ε / 8) x_1 x_2 → ↑(G.edgeDensity x_1 x_2) < ε / 4
U : Finset α
hU : U ∈ P.parts
hx : x ∈ U
⊢ (∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ¬G.IsUniform (ε / 8) a b ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b) ∨
    (∃ a ∈ P.parts, x ∈ a ∧ y ∈ a ∧ x ≠ y) ∨
      ∃ a b, a ∈ P.parts ∧ b ∈ P.parts ∧ a ≠ b ∧ ↑(G.edgeDensity a b) < ε / 4 ∧ x ∈ a ∧ y ∈ b ∧ G.Adj x y