-- Mathlib/GroupTheory/SpecificGroups/Alternating/Centralizer.lean
theorem count_le_one_of_centralizer_le_alternating
    (h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α) :
    ∀ i, g.cycleType.count i ≤ 1

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
⊢ a.toCentralizer (⟨τ, hτ⟩ ^ 2) = 1

Tactic:
convert MonoidHom.map_one _

Result:
case h.e'_2.h.e'_6
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
⊢ ⟨τ, hτ⟩ ^ 2 = 1

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
x : { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset }
⊢ #(↑(τ x)).support = #(↑x).support

Tactic:
by_cases hx : x = ⟨c, hc⟩

Result:
case pos
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
x : { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset }
hx : x = ⟨c, hc⟩
⊢ #(↑(τ x)).support = #(↑x).support

case neg
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
x : { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset }
hx : ¬x = ⟨c, hc⟩
⊢ #(↑(τ x)).support = #(↑x).support

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.h.hi
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
this : (↑k).cycleType.card * 2 = #(↑k).support
that : (↑k).cycleType.card = #c.support
⊢ #c.support ∈ g.cycleType

Tactic:
simp only [cycleType_def, Multiset.mem_map]

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.h.hi
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
this : (↑k).cycleType.card * 2 = #(↑k).support
that : (↑k).cycleType.card = #c.support
⊢ ∃ a ∈ g.cycleFactorsFinset.val, (card ∘ support) a = #c.support

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
this : (↑k).cycleType.card * 2 = #(↑k).support
⊢ ∑ c ∈ τ.support, #(↑c).support = #c.support * 2

Tactic:
have H : (⟨c, hc⟩ : g.cycleFactorsFinset) ≠ ⟨d, hd⟩ := Subtype.coe_ne_coe.mp hm'

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
this : (↑k).cycleType.card * 2 = #(↑k).support
H : ⟨c, hc⟩ ≠ ⟨d, hd⟩
⊢ ∑ c ∈ τ.support, #(↑c).support = #c.support * 2

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.h.hi
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
⊢ (↑k).cycleType.card ∈ g.cycleType

Tactic:
have this : (k : Perm α).cycleType.card * 2 = (k : Perm α).support.card := by
  rw [← sum_cycleType, hk_cT]
  simp

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.h.hi
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
c : Perm α
hc : c ∈ g.cycleFactorsFinset
d : Perm α
hd : d ∈ g.cycleFactorsFinset
hm : #c.support = #d.support
hm' : c ≠ d
τ : Perm { x // x ∈ g.cycleFactorsFinset } := swap ⟨c, hc⟩ ⟨d, hd⟩
a : g.Basis
hτ : τ ∈ range_toPermHom' g
k : ↥(Subgroup.centralizer {g}) := a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk : k = a.toCentralizer ⟨τ, hτ⟩
hk_cT : (↑k).cycleType = Multiset.replicate (↑k).cycleType.card 2
this : (↑k).cycleType.card * 2 = #(↑k).support
⊢ (↑k).cycleType.card ∈ g.cycleType

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
⊢ (Multiset.map (card ∘ support) g.cycleFactorsFinset.val).Nodup

Tactic:
rw [Multiset.nodup_map_iff_inj_on g.cycleFactorsFinset.nodup]

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : Fintype α
inst✝ : DecidableEq α
g : Perm α
h : Subgroup.centralizer {g} ≤ alternatingGroup α
⊢ ∀ x ∈ g.cycleFactorsFinset.val, ∀ y ∈ g.cycleFactorsFinset.val, (card ∘ support) x = (card ∘ support) y → x = y