-- Mathlib/CategoryTheory/FiberedCategory/Cartesian.lean
/-- Given two commutative squares
```
a --φ--> b --ψ--> c
|        |        |
v        v        v
R --f--> S --g--> T
```
such that `φ ≫ ψ` and `ψ` are strongly cartesian, then so is `φ`. -/
protected lemma of_comp [IsStronglyCartesian p g ψ] [IsStronglyCartesian p (f ≫ g) (φ ≫ ψ)]
    [IsHomLift p f φ] : IsStronglyCartesian p f φ where
  universal_property'

Proof state:
case h.refine_1
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ) ≫ φ = τ

Tactic:
apply IsStronglyCartesian.ext p g ψ (h ≫ f) (by simp)

Result:
no goals

Proof state:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
⊢ ∃! χ, p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ

Tactic:
have h₁ : IsHomLift p (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ) := by simpa using IsHomLift.comp p (h ≫ f) _ τ ψ

Result:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ ∃! χ, p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ

Proof state:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
⊢ p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)

Tactic:
simpa using IsHomLift.comp p (h ≫ f) _ τ ψ

Result:
no goals

Proof state:
case h.refine_2.hψ
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
π' : a' ⟶ a
hπ'₁ : p.IsHomLift h π'
hπ'₂ : π' ≫ φ = τ
⊢ π' ≫ φ ≫ ψ = τ ≫ ψ

Tactic:
simp [hπ'₂.symm]

Result:
no goals

Proof state:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ (map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ) ≫ φ) ≫ ψ = τ ≫ ψ

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case h
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ (fun χ => p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ) (map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)) ∧
    ∀ (y : a' ⟶ a), (fun χ => p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ) y → y = map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)

Tactic:
refine ⟨⟨inferInstance, ?_⟩, ?_⟩

Result:
case h.refine_1
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ) ≫ φ = τ

case h.refine_2
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ ∀ (y : a' ⟶ a), (fun χ => p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ) y → y = map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)

Proof state:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ ∃! χ, p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ

Tactic:
use map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) (f' := h ≫ f ≫ g) rfl (τ ≫ ψ)

Result:
case h
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
⊢ (fun χ => p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ) (map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)) ∧
    ∀ (y : a' ⟶ a), (fun χ => p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ) y → y = map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)

Proof state:
case h.refine_2
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
π' : a' ⟶ a
hπ'₁ : p.IsHomLift h π'
hπ'₂ : π' ≫ φ = τ
⊢ π' = map p (f ≫ g) (φ ≫ ψ) ⋯ (τ ≫ ψ)

Tactic:
apply map_uniq

Result:
case h.refine_2.hψ
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
h₁ : p.IsHomLift (h ≫ f ≫ g) (τ ≫ ψ)
π' : a' ⟶ a
hπ'₁ : p.IsHomLift h π'
hπ'₂ : π' ≫ φ = τ
⊢ π' ≫ φ ≫ ψ = τ ≫ ψ

Proof state:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
⊢ ∀ {a' : 𝒳} (g : p.obj a' ⟶ R) (φ' : a' ⟶ b) [inst : p.IsHomLift (g ≫ f) φ'], ∃! χ, p.IsHomLift g χ ∧ χ ≫ φ = φ'

Tactic:
intro a' h τ hτ

Result:
𝒮 : Type u₁
𝒳 : Type u₂
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} 𝒮
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} 𝒳
p : 𝒳 ⥤ 𝒮
R S T : 𝒮
a b c : 𝒳
f : R ⟶ S
g : S ⟶ T
φ : a ⟶ b
ψ : b ⟶ c
inst✝² : p.IsStronglyCartesian g ψ
inst✝¹ : p.IsStronglyCartesian (f ≫ g) (φ ≫ ψ)
inst✝ : p.IsHomLift f φ
a' : 𝒳
h : p.obj a' ⟶ R
τ : a' ⟶ b
hτ : p.IsHomLift (h ≫ f) τ
⊢ ∃! χ, p.IsHomLift h χ ∧ χ ≫ φ = τ