-- Mathlib/Computability/Halting.lean
theorem merge' {f g : α →. σ} (hf : Partrec f) (hg : Partrec g) :
    ∃ k : α →. σ,
      Partrec k ∧ ∀ a, (∀ x ∈ k a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a) ∧ ((k a).Dom ↔ (f a).Dom ∨ (g a).Dom)

Proof state:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
this : ∀ x ∈ k' a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a
h : (f a).Dom ∨ (g a).Dom
⊢ (k' a).Dom

Tactic:
rw [bind_dom]

Result:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
this : ∀ x ∈ k' a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a
h : (f a).Dom ∨ (g a).Dom
⊢ ∃ (h : (k (encode a)).Dom), (↑(decode ((k (encode a)).get h))).Dom

Proof state:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
this : ∀ x ∈ k' a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a
h : (f a).Dom ∨ (g a).Dom
⊢ ∃ (h : (k (encode a)).Dom), (↑(decode ((k (encode a)).get h))).Dom

Tactic:
have hk : (k (encode a)).Dom :=
  (H _).2.2 (by simpa only [encodek₂, bind_some, coe_some] using h)

Result:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk✝ : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
this : ∀ x ∈ k' a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a
h : (f a).Dom ∨ (g a).Dom
hk : (k (encode a)).Dom
⊢ ∃ (h : (k (encode a)).Dom), (↑(decode ((k (encode a)).get h))).Dom

Proof state:
case intro.intro
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
x : σ
n : ℕ
hn : n ∈ k (encode a)
hx : decode n = Option.some x
this : (∃ a_1 ∈ f a, encode a_1 = n) ∨ ∃ a_1 ∈ g a, encode a_1 = n
⊢ x ∈ f a ∨ x ∈ g a

Tactic:
obtain ⟨a', ha, rfl⟩ | ⟨a', ha, rfl⟩ := this <;> simp only [encodek, Option.some_inj] at hx <;>
  rw [hx] at ha

Result:
case intro.intro.inl.intro.intro
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
x a' : σ
ha : x ∈ f a
hn : encode a' ∈ k (encode a)
hx : a' = x
⊢ x ∈ f a ∨ x ∈ g a

case intro.intro.inr.intro.intro
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
x a' : σ
ha : x ∈ g a
hn : encode a' ∈ k (encode a)
hx : a' = x
⊢ x ∈ f a ∨ x ∈ g a

Proof state:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
⊢ ∃ k, Partrec k ∧ ∀ (a : α), (∀ x ∈ k a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a) ∧ ((k a).Dom ↔ (f a).Dom ∨ (g a).Dom)

Tactic:
let k' (a : α) := (k (encode a)).bind fun n => (decode (α := σ) n : Part σ)

Result:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
⊢ ∃ k, Partrec k ∧ ∀ (a : α), (∀ x ∈ k a, x ∈ f a ∨ x ∈ g a) ∧ ((k a).Dom ↔ (f a).Dom ∨ (g a).Dom)

Proof state:
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
x : σ
h' : ∃ a_1 ∈ k (encode a), decode a_1 = Option.some x
⊢ x ∈ f a ∨ x ∈ g a

Tactic:
obtain ⟨n, hn, hx⟩ := h'

Result:
case intro.intro
α : Type u_1
σ : Type u_4
inst✝¹ : Primcodable α
inst✝ : Primcodable σ
f g : α →. σ
hf : Partrec f
hg : Partrec g
k : ℕ →. ℕ
hk : Nat.Partrec k
H :
  ∀ (a : ℕ),
    (∀ x ∈ k a,
        (x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)) ∨
          x ∈ (↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)) ∧
      ((k a).Dom ↔
        ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (f a)).Dom ∨
          ((↑(decode₂ α a)).bind fun a => Part.map encode (g a)).Dom)
k' : α → Part σ := fun a => (k (encode a)).bind fun n => ↑(decode n)
a : α
x : σ
n : ℕ
hn : n ∈ k (encode a)
hx : decode n = Option.some x
⊢ x ∈ f a ∨ x ∈ g a