-- Mathlib/Geometry/Euclidean/Circumcenter.lean
theorem _root_.AffineIndependent.existsUnique_dist_eq {ι : Type*} [hne : Nonempty ι] [Finite ι]
    {p : ι → P} (ha : AffineIndependent ℝ p) :
    ∃! cs : Sphere P, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ (cs : Set P)

Proof state:
case h.e'_1.h.e'_4.h.e'_8
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2)
⊢ (Set.range fun i2 => p ↑i2) = p '' (Set.univ \ {i})

Tactic:
rw [← Set.image_eq_range]

Result:
case h.e'_1.h.e'_4.h.e'_8
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2)
⊢ p '' {x | x ≠ i} = p '' (Set.univ \ {i})

Proof state:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
⊢ ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius

Tactic:
have hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 : ι2 => p i2) := by
  change _ = insert _ (Set.range fun i2 : { x | x ≠ i } => p i2)
  rw [← Set.image_eq_range, ← Set.image_univ, ← Set.image_insert_eq]
  congr with j
  simp [Classical.em]

Result:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2)
⊢ ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius

Proof state:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hm :
  ∀ {ι : Type u_3} [hne : Nonempty ι] [inst : Finite ι] {p : ι → P},
    AffineIndependent ℝ p →
      ∀ (val : Fintype ι),
        Fintype.card ι = m + 1 →
          ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
⊢ ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius

Tactic:
let ι2 := { x // x ≠ i }

Result:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hm :
  ∀ {ι : Type u_3} [hne : Nonempty ι] [inst : Finite ι] {p : ι → P},
    AffineIndependent ℝ p →
      ∀ (val : Fintype ι),
        Fintype.card ι = m + 1 →
          ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
⊢ ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius

Proof state:
case intro.zero
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
hn : Fintype.card ι = 0
h : 0 < Fintype.card ι
⊢ False

Tactic:
rw [hn] at h

Result:
case intro.zero
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
hn : Fintype.card ι = 0
h : 0 < 0
⊢ False

Proof state:
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
hm :
  ∀ {ι : Type u_3} [hne : Nonempty ι] [inst : Finite ι] {p : ι → P},
    AffineIndependent ℝ p →
      ∀ (val : Fintype ι),
        Fintype.card ι = 0 →
          ∃! cs, cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range p) ∧ Set.range p ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
i : ι
hi : ∀ (y : ι), y = i
this : Unique ι
⊢ p i ∈ Metric.sphere (p i) 0

Tactic:
simp only [Metric.sphere_zero, Set.mem_singleton_iff]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2)
⊢ ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (insert (p i) ↑(affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2))) ∧
      insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius

Tactic:
refine existsUnique_dist_eq_of_insert (Set.range_nonempty _) (subset_spanPoints ℝ _) ?_ hm

Result:
case intro.succ.succ
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
ι : Type u_3
hne : Nonempty ι
inst✝ : Finite ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent ℝ p
val✝ : Fintype ι
m : ℕ
hn : Fintype.card ι = m + 1 + 1
i : ι
ι2 : Type (max 0 u_3) := { x // x ≠ i }
hc : Fintype.card ι2 = m + 1
this : Nonempty ι2
ha2 : AffineIndependent ℝ fun i2 => p ↑i2
hm :
  ∃! cs,
    cs.center ∈ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2) ∧
      (Set.range fun i2 => p ↑i2) ⊆ Metric.sphere cs.center cs.radius
hr : Set.range p = insert (p i) (Set.range fun i2 => p ↑i2)
⊢ p i ∉ affineSpan ℝ (Set.range fun i2 => p ↑i2)