-- Mathlib/Combinatorics/SimpleGraph/Regularity/Lemma.lean
theorem szemeredi_regularity (hε : 0 < ε) (hl : l ≤ card α) :
    ∃ P : Finpartition univ,
      P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Proof state:
case inr.intro.intro.inr
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Tactic:
have : Nonempty α := by
  rw [← Fintype.card_pos_iff]
  exact (bound_pos _ _).trans_le hα

Result:
case inr.intro.intro.inr
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Proof state:
case neg.refine_3
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
huniform : ¬P.IsUniform G ε
hP₄ : ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5
hi : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ ε ^ 5 / 4 * ↑i + ε ^ 5 / 4 ≤ ↑(P.energy G) + ε ^ 5 / 4

Tactic:
exact add_le_add_right hP₄ _

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
⊢ bound ε l ≤ #univ

Tactic:
rwa [Finset.card_univ]

Result:
no goals

Proof state:
case neg.refine_2
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
huniform : ¬P.IsUniform G ε
hP₄ : ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5
hi : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ stepBound #P.parts ≤ stepBound (stepBound^[i] t)

Tactic:
exact stepBound_mono hP₃

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.intro.inr.succ.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧
      t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G))

Tactic:
by_cases huniform : P.IsUniform G ε

Result:
case pos
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
huniform : P.IsUniform G ε
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧
      t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G))

case neg
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
huniform : ¬P.IsUniform G ε
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧
      t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G))

Proof state:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
hPenergy : ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ 1 = ε ^ 5 / 4 * (4 / ε ^ 5)

Tactic:
rw [mul_comm, div_mul_div_cancel₀ (pow_pos hε 5).ne']

Result:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
hPenergy : ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ 1 = 4 / 4

Proof state:
case inr.intro.intro.inr.zero
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[0] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑0 ≤ ↑(P.energy G))

Tactic:
refine ⟨dum, hdum₁, hdum₂.ge, hdum₂.le, Or.inr ?_⟩

Result:
case inr.intro.intro.inr.zero
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
⊢ ε ^ 5 / 4 * ↑0 ≤ ↑(dum.energy G)