-- Mathlib/Topology/ContinuousMap/SecondCountableSpace.lean
theorem compactOpen_eq_generateFrom {S : Set (Set X)} {T : Set (Set Y)}
    (hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K) (hT : IsTopologicalBasis T)
    (hS₂ : ∀ f : C(X, Y), ∀ x, ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo f K V) :
    compactOpen = .generateFrom (.image2 (fun K t ↦
      {f : C(X, Y) | MapsTo f K (⋃₀ t)}) S {t : Set (Set Y) | t.Finite ∧ t ⊆ T})

Proof state:
case a.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
s : Set (Set X)
hsS : s ⊆ S
hsf : s.Finite
hKs : K ⊆ ⋃₀ s
hst : MapsTo (⇑f) (⋃₀ s) (⋃₀ t)
hsub : ⋂ L ∈ s, {g | MapsTo (⇑g) L (⋃₀ t)} ⊆ {g | MapsTo (⇑g) K U}
L : Set X
hL : L ∈ s
⊢ {g | MapsTo (⇑g) L (⋃₀ t)} ∈
    ⨅ s ∈ {s | f ∈ s ∧ s ∈ image2 (fun K t => {f | MapsTo (⇑f) K (⋃₀ t)}) S {t | t.Finite ∧ t ⊆ T}}, 𝓟 s

Tactic:
refine mem_iInf_of_mem _ <| mem_iInf_of_mem ?_ <| mem_principal_self _

Result:
case a.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
s : Set (Set X)
hsS : s ⊆ S
hsf : s.Finite
hKs : K ⊆ ⋃₀ s
hst : MapsTo (⇑f) (⋃₀ s) (⋃₀ t)
hsub : ⋂ L ∈ s, {g | MapsTo (⇑g) L (⋃₀ t)} ⊆ {g | MapsTo (⇑g) K U}
L : Set X
hL : L ∈ s
⊢ {g | MapsTo (⇑g) L (⋃₀ t)} ∈ {s | f ∈ s ∧ s ∈ image2 (fun K t => {f | MapsTo (⇑f) K (⋃₀ t)}) S {t | t.Finite ∧ t ⊆ T}}

Proof state:
case a
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
K : Set X
hK : K ∈ S
t : Set (Set Y)
ht : t ∈ {t | t.Finite ∧ t ⊆ T}
⊢ {f | MapsTo (⇑f) K (⋃₀ t)} ∈ image2 (fun K U => {f | MapsTo (⇑f) K U}) {K | IsCompact K} {U | IsOpen U}

Tactic:
exact mem_image2_of_mem (hS₁ K hK) (isOpen_sUnion fun _ h ↦ hT.isOpen <| ht.2 h)

Result:
no goals

Proof state:
case a
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
⊢ 𝓝 f ≤ 𝓝 f

Tactic:
simp only [nhds_compactOpen, le_iInf_iff, le_principal_iff]

Result:
case a
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
⊢ ∀ (i : Set X), IsCompact i → ∀ (i_2 : Set Y), IsOpen i_2 → MapsTo (⇑f) i i_2 → {g | MapsTo (⇑g) i i_2} ∈ 𝓝 f

Proof state:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
L : X → Set X
hLS : ∀ x ∈ K, L x ∈ S
hLmem : ∀ x ∈ K, L x ∈ 𝓝 x
hLt : ∀ x ∈ K, MapsTo (⇑f) (L x) (⋃₀ t)
s : Finset X
hsK : ∀ x ∈ s, x ∈ K
hs : K ⊆ ⋃ x ∈ s, L x
⊢ K ⊆ ⋃₀ (L '' ↑s)

Tactic:
rwa [sUnion_image]

Result:
no goals

Proof state:
case a.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
s : Set (Set X)
hsS : s ⊆ S
hsf : s.Finite
hKs : K ⊆ ⋃₀ s
hst : MapsTo (⇑f) (⋃₀ s) (⋃₀ t)
⊢ {g | MapsTo (⇑g) K U} ∈
    ⨅ s ∈ {s | f ∈ s ∧ s ∈ image2 (fun K t => {f | MapsTo (⇑f) K (⋃₀ t)}) S {t | t.Finite ∧ t ⊆ T}}, 𝓟 s

Tactic:
have hsub : (⋂ L ∈ s, {g : C(X, Y) | MapsTo g L (⋃₀ t)}) ⊆ {g | MapsTo g K U} := by
  simp only [← setOf_forall, ← mapsTo_iUnion, ← sUnion_eq_biUnion]
  exact fun g hg ↦ hg.mono hKs (sUnion_subset hTU)

Result:
case a.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
s : Set (Set X)
hsS : s ⊆ S
hsf : s.Finite
hKs : K ⊆ ⋃₀ s
hst : MapsTo (⇑f) (⋃₀ s) (⋃₀ t)
hsub : ⋂ L ∈ s, {g | MapsTo (⇑g) L (⋃₀ t)} ⊆ {g | MapsTo (⇑g) K U}
⊢ {g | MapsTo (⇑g) K U} ∈
    ⨅ s ∈ {s | f ∈ s ∧ s ∈ image2 (fun K t => {f | MapsTo (⇑f) K (⋃₀ t)}) S {t | t.Finite ∧ t ⊆ T}}, 𝓟 s

Proof state:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
L : X → Set X
hLS : ∀ x ∈ K, L x ∈ S
hLmem : ∀ x ∈ K, L x ∈ 𝓝 x
hLt : ∀ x ∈ K, MapsTo (⇑f) (L x) (⋃₀ t)
s : Finset X
hsK : ∀ x ∈ s, x ∈ K
hs : K ⊆ ⋃ x ∈ s, L x
⊢ MapsTo (⇑f) (⋃₀ (L '' ↑s)) (⋃₀ t)

Tactic:
rw [mapsTo_sUnion, forall_mem_image]

Result:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
S : Set (Set X)
T : Set (Set Y)
hS₁ : ∀ K ∈ S, IsCompact K
hT : IsTopologicalBasis T
hS₂ : ∀ (f : C(X, Y)) (x : X), ∀ V ∈ T, f x ∈ V → ∃ K ∈ S, K ∈ 𝓝 x ∧ MapsTo (⇑f) K V
f : C(X, Y)
K : Set X
hK : IsCompact K
U : Set Y
hU : IsOpen U
hfKU : MapsTo (⇑f) K U
t : Set (Set Y)
htT : t ⊆ T
htf : t.Finite
hTU : ∀ V ∈ t, V ⊆ U
hKT : K ⊆ ⇑f ⁻¹' ⋃₀ t
L : X → Set X
hLS : ∀ x ∈ K, L x ∈ S
hLmem : ∀ x ∈ K, L x ∈ 𝓝 x
hLt : ∀ x ∈ K, MapsTo (⇑f) (L x) (⋃₀ t)
s : Finset X
hsK : ∀ x ∈ s, x ∈ K
hs : K ⊆ ⋃ x ∈ s, L x
⊢ ∀ ⦃x : X⦄, x ∈ ↑s → MapsTo (⇑f) (L x) (⋃₀ t)