-- Mathlib/Analysis/Convex/StrictConvexSpace.lean
theorem StrictConvexSpace.of_norm_combo_ne_one
    (h :
      ∀ x y : E,
        ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b : ℝ, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1) :
    StrictConvexSpace ℝ E

Proof state:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ (closedBall 0 1 \ interior (closedBall 0 1)).Pairwise fun x y => ([x-[ℝ]y] \ frontier (closedBall 0 1)).Nonempty

Tactic:
simp only [interior_closedBall _ one_ne_zero, closedBall_diff_ball, Set.Pairwise,
  frontier_closedBall _ one_ne_zero, mem_sphere_zero_iff_norm]

Result:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ ∀ ⦃x : E⦄, ‖x‖ = 1 → ∀ ⦃y : E⦄, ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Proof state:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
x : E
hx : ‖x‖ = 1
y : E
hy : ‖y‖ = 1
hne : x ≠ y
⊢ ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Tactic:
rcases h x y hx hy hne with ⟨a, b, ha, hb, hab, hne'⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
x : E
hx : ‖x‖ = 1
y : E
hy : ‖y‖ = 1
hne : x ≠ y
a b : ℝ
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hne' : ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Proof state:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ ∀ ⦃x : E⦄, ‖x‖ = 1 → ∀ ⦃y : E⦄, ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Tactic:
intro x hx y hy hne

Result:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
x : E
hx : ‖x‖ = 1
y : E
hy : ‖y‖ = 1
hne : x ≠ y
⊢ ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Proof state:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ StrictConvexSpace ℝ E

Tactic:
refine StrictConvexSpace.of_strictConvex_unitClosedBall ℝ
  ((convex_closedBall _ _).strictConvex ?_)

Result:
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ (closedBall 0 1 \ interior (closedBall 0 1)).Pairwise fun x y => ([x-[ℝ]y] \ frontier (closedBall 0 1)).Nonempty

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
h : ∀ (x y : E), ‖x‖ = 1 → ‖y‖ = 1 → x ≠ y → ∃ a b, 0 ≤ a ∧ 0 ≤ b ∧ a + b = 1 ∧ ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
x : E
hx : ‖x‖ = 1
y : E
hy : ‖y‖ = 1
hne : x ≠ y
a b : ℝ
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hne' : ‖a • x + b • y‖ ≠ 1
⊢ ([x-[ℝ]y] \ sphere 0 1).Nonempty

Tactic:
exact ⟨_, ⟨a, b, ha, hb, hab, rfl⟩, mt mem_sphere_zero_iff_norm.1 hne'⟩

Result:
no goals