-- Mathlib/FieldTheory/Extension.lean
theorem union_isExtendible [alg : Algebra.IsAlgebraic F E]
    [Nonempty c] (hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible) :
    (union c hc).IsExtendible := fun S ↦ by
  let Ω := adjoin F (S : Set E) →ₐ[F] K
  have ⟨ω, hω⟩ : ∃ ω : Ω, ∀ π : c, ∃ θ ≥ π.1, ⟨_, ω⟩ ≤ θ ∧ θ.carrier = π.1.1 ⊔ adjoin F S

Proof state:
case refine_1
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
⊢ (θ π₁).carrier ≤ (θ π₂).carrier

Tactic:
rw [eq, eq]

Result:
case refine_1
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
⊢ adjoin F (↑(↑π₁).carrier ∪ ↑S) ≤ adjoin F (↑(↑π₂).carrier ∪ ↑S)

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
⊢ False

Tactic:
have ⟨θ, hθπ, hθ⟩ := hext _ π₀.2 S

Result:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
θ : Lifts F E K
hθπ : θ ≥ ↑π₀
hθ : ↑S ⊆ ↑θ.carrier
⊢ False

Proof state:
case refine_2.inl
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
x : E
hx : x ∈ ↑(↑π₁).carrier
⊢ (θ π₂).emb ((inclusion ⋯) ((inclusion ⋯) ⟨x, hx⟩)) = (θ π₁).emb ((inclusion ⋯) ⟨x, hx⟩)

Tactic:
rw [(ge π₁).2, (ge π₂).2, h.2]

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2.inr
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
x : E
hx : x ∈ ↑S
⊢ ((θ π₂).emb.comp (inclusion ⋯)) ⟨x, ⋯⟩ = (θ π₁).emb ⟨x, ⋯⟩

Tactic:
change (θ π₂).emb (inclusion (hθ π₂).1 ⟨x, subset_adjoin _ _ hx⟩) =
  (θ π₁).emb (inclusion (hθ π₁).1 ⟨x, subset_adjoin _ _ hx⟩)

Result:
case refine_2.inr
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
x : E
hx : x ∈ ↑S
⊢ (θ π₂).emb ((inclusion ⋯) ⟨x, ⋯⟩) = (θ π₁).emb ((inclusion ⋯) ⟨x, ⋯⟩)

Proof state:
case refine_2.inl
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
x : E
hx : x ∈ ↑(↑π₁).carrier
⊢ ((θ π₂).emb.comp (inclusion ⋯)) ⟨x, ⋯⟩ = (θ π₁).emb ⟨x, ⋯⟩

Tactic:
change (θ π₂).emb (inclusion (ge π₂).1 <| inclusion h.1 ⟨x, hx⟩) =
  (θ π₁).emb (inclusion (ge π₁).1 ⟨x, hx⟩)

Result:
case refine_2.inl
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
x : E
hx : x ∈ ↑(↑π₁).carrier
⊢ (θ π₂).emb ((inclusion ⋯) ((inclusion ⋯) ⟨x, hx⟩)) = (θ π₁).emb ((inclusion ⋯) ⟨x, hx⟩)

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
θ : Lifts F E K
hθπ : θ ≥ ↑π₀
hθ : ↑S ⊆ ↑θ.carrier
⊢ False

Tactic:
rw [← adjoin_le_iff] at hθ

Result:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
θ : Lifts F E K
hθπ : θ ≥ ↑π₀
hθ : adjoin F ↑S ≤ θ.carrier
⊢ False