-- Mathlib/Order/ConditionallyCompleteLattice/Basic.lean
theorem csSup_eq_csSup_of_forall_exists_le {s t : Set α}
    (hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y) (ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x) :
    sSup s = sSup t

Proof state:
case inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
t : Set α
hs : ∀ x ∈ ∅, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ ∅, y ≤ x
this : t = ∅
⊢ sSup ∅ = sSup t

Tactic:
rw [this]

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
y : α
hy : y ∈ t
⊢ y ≤ sSup s

Tactic:
rcases ht y hy with ⟨x, xs, hyx⟩

Result:
case intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
y : α
hy : y ∈ t
x : α
xs : x ∈ s
hyx : y ≤ x
⊢ y ≤ sSup s

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
⊢ BddAbove t

Tactic:
rcases B with ⟨b, hb⟩|hB

Result:
case inl.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
Bs : BddAbove s
b : α
hb : b ∈ upperBounds s
⊢ BddAbove t

case inr
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
Bs : BddAbove s
hB : BddAbove t
⊢ BddAbove t

Proof state:
case inr.inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s : Set α
s_ne : s.Nonempty
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ ∅, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ ∅, ∃ x ∈ s, y ≤ x
⊢ sSup s = sSup ∅

Tactic:
have : s = ∅ := eq_empty_of_forall_not_mem (fun x xs ↦ by simpa using hs x xs)

Result:
case inr.inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s : Set α
s_ne : s.Nonempty
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ ∅, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ ∅, ∃ x ∈ s, y ≤ x
this : s = ∅
⊢ sSup s = sSup ∅

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
t : Set α
hs : ∀ x ∈ ∅, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ ∅, y ≤ x
y : α
yt : y ∈ t
⊢ False

Tactic:
simpa using ht y yt

Result:
no goals

Proof state:
case inr
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
⊢ sSup s = sSup t

Tactic:
rcases eq_empty_or_nonempty t with rfl|t_ne

Result:
case inr.inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s : Set α
s_ne : s.Nonempty
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ ∅, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ ∅, ∃ x ∈ s, y ≤ x
⊢ sSup s = sSup ∅

case inr.inr
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
⊢ sSup s = sSup t

Proof state:
case inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
hB : BddAbove s
⊢ BddAbove s

Tactic:
exact hB

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
⊢ sSup s = sSup t

Tactic:
rcases eq_empty_or_nonempty s with rfl|s_ne

Result:
case inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
t : Set α
hs : ∀ x ∈ ∅, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ ∅, y ≤ x
⊢ sSup ∅ = sSup t

case inr
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
⊢ sSup s = sSup t

Proof state:
case pos.a
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
⊢ sSup t ≤ sSup s

Tactic:
apply csSup_le t_ne (fun y hy ↦ ?_)

Result:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
y : α
hy : y ∈ t
⊢ y ≤ sSup s

Proof state:
case intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
x : α
hx : x ∈ s
y : α
yt : y ∈ t
hxy : x ≤ y
⊢ x ≤ sSup t

Tactic:
exact hxy.trans (le_csSup Bt yt)

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
b : α
hb : b ∈ upperBounds t
x : α
hx : x ∈ s
⊢ x ≤ b

Tactic:
rcases hs x hx with ⟨y, hy, hxy⟩

Result:
case inr.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
b : α
hb : b ∈ upperBounds t
x : α
hx : x ∈ s
y : α
hy : y ∈ t
hxy : x ≤ y
⊢ x ≤ b

Proof state:
case inr.inl
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s : Set α
s_ne : s.Nonempty
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ ∅, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ ∅, ∃ x ∈ s, y ≤ x
this : s = ∅
⊢ sSup s = sSup ∅

Tactic:
rw [this]

Result:
no goals

Proof state:
case inr.inr
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
⊢ sSup s = sSup t

Tactic:
by_cases B : BddAbove s ∨ BddAbove t

Result:
case pos
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
⊢ sSup s = sSup t

case neg
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : ¬(BddAbove s ∨ BddAbove t)
⊢ sSup s = sSup t

Proof state:
case inl.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
Bs : BddAbove s
b : α
hb : b ∈ upperBounds s
⊢ BddAbove t

Tactic:
refine ⟨b, fun y hy ↦ ?_⟩

Result:
case inl.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
Bs : BddAbove s
b : α
hb : b ∈ upperBounds s
y : α
hy : y ∈ t
⊢ y ≤ b

Proof state:
case inr.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
b : α
hb : b ∈ upperBounds t
x : α
hx : x ∈ s
y : α
hy : y ∈ t
hxy : x ≤ y
⊢ x ≤ b

Tactic:
exact hxy.trans (hb hy)

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
x : α
hx : x ∈ s
⊢ x ≤ sSup t

Tactic:
rcases hs x hx with ⟨y, yt, hxy⟩

Result:
case intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
s t : Set α
hs : ∀ x ∈ s, ∃ y ∈ t, x ≤ y
ht : ∀ y ∈ t, ∃ x ∈ s, y ≤ x
s_ne : s.Nonempty
t_ne : t.Nonempty
B : BddAbove s ∨ BddAbove t
Bs : BddAbove s
Bt : BddAbove t
x : α
hx : x ∈ s
y : α
yt : y ∈ t
hxy : x ≤ y
⊢ x ≤ sSup t