-- Mathlib/Algebra/Group/UniqueProds/Basic.lean
theorem toTwoUniqueProds_of_group {G}
    [Group G] [UniqueProds G] : TwoUniqueProds G where
  uniqueMul_of_one_lt_card {A B} hc

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_1
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
hC : 1 ∈ C
hD : 1 ∈ D
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
⊢ (image (fun x => x⁻¹) D * C).Nonempty

case intro.intro.intro.intro.refine_2
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
hC : 1 ∈ C
hD : 1 ∈ D
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
⊢ (D * image (fun x => x⁻¹) C).Nonempty

Tactic:
all_goals apply_rules [Nonempty.mul, Nonempty.image, Finset.Nonempty.map, hc.1, hc.2.1]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu✝ : UniqueMul A B a b
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
D : Finset G
hD : 1 ∈ D
C : Finset G
hC : 1 ∈ C
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
d1 : G
hd1 : d1 ∈ D
c1 : G
hc1 : c1 ∈ C
d2 : G
hd2 : d2 ∈ D
c2 : G
hc2 : c2 ∈ C
hu :
  ∀ ⦃a b : G⦄,
    (∃ y, (∃ a ∈ D, a⁻¹ = y) ∧ ∃ z ∈ C, y * z = a) →
      (∃ y ∈ D, ∃ z, (∃ a ∈ C, a⁻¹ = z) ∧ y * z = b) → a * b = d1⁻¹ * c1 * (d2 * c2⁻¹) → a = d1⁻¹ * c1 ∧ b = d2 * c2⁻¹
⊢ ∃ c ∈ C, ∃ d ∈ D, (c ≠ 1 ∨ d ≠ 1) ∧ UniqueMul C D c d

Tactic:
by_cases h12 : c1 ≠ 1 ∨ d2 ≠ 1

Result:
case pos
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu✝ : UniqueMul A B a b
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
D : Finset G
hD : 1 ∈ D
C : Finset G
hC : 1 ∈ C
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
d1 : G
hd1 : d1 ∈ D
c1 : G
hc1 : c1 ∈ C
d2 : G
hd2 : d2 ∈ D
c2 : G
hc2 : c2 ∈ C
hu :
  ∀ ⦃a b : G⦄,
    (∃ y, (∃ a ∈ D, a⁻¹ = y) ∧ ∃ z ∈ C, y * z = a) →
      (∃ y ∈ D, ∃ z, (∃ a ∈ C, a⁻¹ = z) ∧ y * z = b) → a * b = d1⁻¹ * c1 * (d2 * c2⁻¹) → a = d1⁻¹ * c1 ∧ b = d2 * c2⁻¹
h12 : c1 ≠ 1 ∨ d2 ≠ 1
⊢ ∃ c ∈ C, ∃ d ∈ D, (c ≠ 1 ∨ d ≠ 1) ∧ UniqueMul C D c d

case neg
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu✝ : UniqueMul A B a b
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
D : Finset G
hD : 1 ∈ D
C : Finset G
hC : 1 ∈ C
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
d1 : G
hd1 : d1 ∈ D
c1 : G
hc1 : c1 ∈ C
d2 : G
hd2 : d2 ∈ D
c2 : G
hc2 : c2 ∈ C
hu :
  ∀ ⦃a b : G⦄,
    (∃ y, (∃ a ∈ D, a⁻¹ = y) ∧ ∃ z ∈ C, y * z = a) →
      (∃ y ∈ D, ∃ z, (∃ a ∈ C, a⁻¹ = z) ∧ y * z = b) → a * b = d1⁻¹ * c1 * (d2 * c2⁻¹) → a = d1⁻¹ * c1 ∧ b = d2 * c2⁻¹
h12 : ¬(c1 ≠ 1 ∨ d2 ≠ 1)
⊢ ∃ c ∈ C, ∃ d ∈ D, (c ≠ 1 ∨ d ≠ 1) ∧ UniqueMul C D c d

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
⊢ ∃ p1 ∈ A ×ˢ B, ∃ p2 ∈ A ×ˢ B, p1 ≠ p2 ∧ UniqueMul A B p1.1 p1.2 ∧ UniqueMul A B p2.1 p2.2

Tactic:
have hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D := by simp_rw [C, D, card_map]; exact hc.2.2

Result:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
⊢ ∃ p1 ∈ A ×ˢ B, ∃ p2 ∈ A ×ˢ B, p1 ≠ p2 ∧ UniqueMul A B p1.1 p1.2 ∧ UniqueMul A B p2.1 p2.2

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
hC : 1 ∈ C
hD : 1 ∈ D
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
⊢ (D * image (fun x => x⁻¹) C).Nonempty

Tactic:
apply_rules [Nonempty.mul, Nonempty.image, Finset.Nonempty.map, hc.1, hc.2.1]

Result:
no goals

Proof state:
case pos
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu✝ : UniqueMul A B a b
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
D : Finset G
hD : 1 ∈ D
C : Finset G
hC : 1 ∈ C
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
d1 : G
hd1 : d1 ∈ D
c1 : G
hc1 : c1 ∈ C
d2 : G
hd2 : d2 ∈ D
c2 : G
hc2 : c2 ∈ C
h12 : c1 ≠ 1 ∨ d2 ≠ 1
c3 d3 : G
hc3 : c3 ∈ C
hd3 : d3 ∈ D
he : c3 * d3 = c1 * d2
hu : d1⁻¹ * (c1 * (d2 * c2⁻¹)) = d1⁻¹ * (c1 * (d2 * c2⁻¹)) → c3 = c1 ∧ d3 = d2
⊢ c3 = c1 ∧ d3 = d2

Tactic:
exact hu rfl

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
⊢ 1 < #C ∨ 1 < #D

Tactic:
simp_rw [C, D, card_map]

Result:
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
⊢ 1 < #A ∨ 1 < #B

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_3
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
hC : 1 ∈ C
hD : 1 ∈ D
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
this :
  ∃ a0 ∈ image (fun x => x⁻¹) D * C,
    ∃ b0 ∈ D * image (fun x => x⁻¹) C, UniqueMul (image (fun x => x⁻¹) D * C) (D * image (fun x => x⁻¹) C) a0 b0
⊢ ∃ c ∈ C, ∃ d ∈ D, (c ≠ 1 ∨ d ≠ 1) ∧ UniqueMul C D c d

Tactic:
obtain ⟨e, he, f, hf, hu⟩ := this

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro.intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
inst✝ : UniqueProds G
A B : Finset G
hc : A.Nonempty ∧ B.Nonempty ∧ (1 < #A ∨ 1 < #B)
a : G
ha : a ∈ A
b : G
hb : b ∈ B
hu✝ : UniqueMul A B a b
C : Finset G := map { toFun := fun x => a⁻¹ * x, inj' := ⋯ } A
D : Finset G := map { toFun := fun x => x * b⁻¹, inj' := ⋯ } B
hcard : 1 < #C ∨ 1 < #D
hC : 1 ∈ C
hD : 1 ∈ D
x✝ : Mul (Finset G) := Finset.mul
e : G
he : e ∈ image (fun x => x⁻¹) D * C
f : G
hf : f ∈ D * image (fun x => x⁻¹) C
hu : UniqueMul (image (fun x => x⁻¹) D * C) (D * image (fun x => x⁻¹) C) e f
⊢ ∃ c ∈ C, ∃ d ∈ D, (c ≠ 1 ∨ d ≠ 1) ∧ UniqueMul C D c d