-- Mathlib/LinearAlgebra/AffineSpace/FiniteDimensional.lean
theorem Collinear.collinear_insert_iff_of_ne {s : Set P} (h : Collinear k s) {p₁ p₂ p₃ : P}
    (hp₂ : p₂ ∈ s) (hp₃ : p₃ ∈ s) (hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃) :
    Collinear k (insert p₁ s) ↔ Collinear k ({p₁, p₂, p₃} : Set P)

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hv : vectorSpan k (insert p₁ s) = vectorSpan k {p₁, p₂, p₃}
⊢ Collinear k (insert p₁ s) ↔ Collinear k {p₁, p₂, p₃}

Tactic:
rw [Collinear, Collinear, hv]

Result:
no goals

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ (affineSpan k (insert p₁ ↑(affineSpan k s))).direction = vectorSpan k {p₁, p₂, p₃}

Tactic:
symm

Result:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ vectorSpan k {p₁, p₂, p₃} = (affineSpan k (insert p₁ ↑(affineSpan k s))).direction

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ Collinear k (insert p₁ s) ↔ Collinear k {p₁, p₂, p₃}

Tactic:
have hv : vectorSpan k (insert p₁ s) = vectorSpan k ({p₁, p₂, p₃} : Set P) := by
  rw [← direction_affineSpan, ← affineSpan_insert_affineSpan]
  symm
  rw [← direction_affineSpan, ← affineSpan_insert_affineSpan, h.affineSpan_eq_of_ne hp₂ hp₃ hp₂p₃]

Result:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hv : vectorSpan k (insert p₁ s) = vectorSpan k {p₁, p₂, p₃}
⊢ Collinear k (insert p₁ s) ↔ Collinear k {p₁, p₂, p₃}

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ vectorSpan k {p₁, p₂, p₃} = (affineSpan k (insert p₁ ↑(affineSpan k s))).direction

Tactic:
rw [← direction_affineSpan, ← affineSpan_insert_affineSpan, h.affineSpan_eq_of_ne hp₂ hp₃ hp₂p₃]

Result:
no goals

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ vectorSpan k (insert p₁ s) = vectorSpan k {p₁, p₂, p₃}

Tactic:
rw [← direction_affineSpan, ← affineSpan_insert_affineSpan]

Result:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
s : Set P
h : Collinear k s
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
⊢ (affineSpan k (insert p₁ ↑(affineSpan k s))).direction = vectorSpan k {p₁, p₂, p₃}