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theorem exists_effectiveEpiFamily_iff_mem_induced (X : C) (S : Sieve X) :
    (∃ (α : Type) (_ : Finite α) (Y : α → C) (π : (a : α) → (Y a ⟶ X)),
      EffectiveEpiFamily Y π ∧ (∀ a : α, (S.arrows) (π a)) ) ↔
    (S ∈ F.inducedTopology (coherentTopology _) X)

Proof state:
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
⊢ (∃ α, ∃ (_ : Finite α), ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)) ↔
    S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X

Tactic:
refine ⟨fun ⟨α, _, Y, π, ⟨H₁, H₂⟩⟩ ↦ ?_, fun hS ↦ ?_⟩

Result:
case refine_1
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
x✝ : ∃ α, ∃ (_ : Finite α), ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → C
π : (a : α) → Y a ⟶ X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), S.arrows (π a)
⊢ S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X

case refine_2
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
⊢ ∃ α, ∃ (_ : Finite α), ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
⊢ ∃ α, ∃ (_ : Finite α), ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Tactic:
refine ⟨α, inferInstance, ?_⟩

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Tactic:
let g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a ↦ F.effectiveEpiOver (Y a)

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a => F.effectiveEpiOver (Y a)
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a => F.effectiveEpiOver (Y a)
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Tactic:
have : EffectiveEpiFamily _ (fun a ↦ g₀ a ≫ π a) := inferInstance

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a => F.effectiveEpiOver (Y a)
this : EffectiveEpiFamily (fun a => F.obj (Z a)) fun a => g₀ a ≫ π a
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpiFamily Y π ∧ ∀ (a : α), S.arrows (π a)

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a => F.effectiveEpiOver (Y a)
this : EffectiveEpiFamily (fun a => F.obj (Z a)) fun a => g₀ a ≫ π a
a : α
W : C
g₁ : W ⟶ X
g₂ : Y a ⟶ F.obj W
h₁ : S.arrows g₁
h₂ : π a = g₂ ≫ F.map g₁
⊢ S.arrows (F.preimage (g₀ a ≫ π a))

Tactic:
rw [h₂]

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝⁴ : F.ReflectsFiniteEffectiveEpiFamilies
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Precoherent D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (coherentTopology D)) X
α : Type
w✝ : Finite α
Y : α → D
π : (a : α) → Y a ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpiFamily Y π
H₂ : ∀ (a : α), (Sieve.functorPushforward F S).arrows (π a)
Z : α → C := fun a => ⋯.some.p
g₀ : (a : α) → F.obj (Z a) ⟶ Y a := fun a => F.effectiveEpiOver (Y a)
this : EffectiveEpiFamily (fun a => F.obj (Z a)) fun a => g₀ a ≫ π a
a : α
W : C
g₁ : W ⟶ X
g₂ : Y a ⟶ F.obj W
h₁ : S.arrows g₁
h₂ : π a = g₂ ≫ F.map g₁
⊢ S.arrows (F.preimage (g₀ a ≫ g₂ ≫ F.map g₁))