-- Mathlib/AlgebraicTopology/SimplexCategory/Basic.lean
theorem eq_σ_comp_of_not_injective' {n : ℕ} {Δ' : SimplexCategory} (θ : mk (n + 1) ⟶ Δ')
    (i : Fin (n + 1)) (hi : θ.toOrderHom (Fin.castSucc i) = θ.toOrderHom i.succ) :
    ∃ θ' : mk n ⟶ Δ', θ = σ i ≫ θ'

Proof state:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
⊢ (Hom.toOrderHom θ) y.succ = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove y.succ))

Tactic:
rw [Fin.predAbove_of_castSucc_lt i y.succ h', Fin.pred_succ]

Result:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
⊢ (Hom.toOrderHom θ) y.succ = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) y)

Proof state:
case h.a
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
⊢ Hom.toOrderHom θ = Hom.toOrderHom (σ i ≫ δ i.succ ≫ θ)

Tactic:
ext1

Result:
case h.a.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
⊢ ⇑(Hom.toOrderHom θ) = ⇑(Hom.toOrderHom (σ i ≫ δ i.succ ≫ θ))

Proof state:
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
h' : i.castSucc < 0
⊢ False

Tactic:
simp at h'

Result:
no goals

Proof state:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
hy : x = y.succ
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Tactic:
rw [hy] at h' ⊢

Result:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
⊢ (Hom.toOrderHom θ) y.succ = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove y.succ))

Proof state:
case pos
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ (Hom.toOrderHom θ) i.succ = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) i)

Tactic:
refine hi.symm.trans ?_

Result:
case pos
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) i)

Proof state:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Tactic:
have hy : x = y.succ := (Fin.succ_pred x _).symm

Result:
case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
hy : x = y.succ
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Proof state:
case pos.h.e_6.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ i.castSucc = i.succ.succAbove i

Tactic:
rw [Fin.succAbove_of_castSucc_lt i.succ]

Result:
case pos.h.e_6.h.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ i.castSucc < i.succ

Proof state:
case h.a.h.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Tactic:
by_cases h' : x ≤ Fin.castSucc i

Result:
case pos
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : x ≤ i.castSucc
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

case neg
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : ¬x ≤ i.castSucc
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Proof state:
case h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
⊢ θ = σ i ≫ δ i.succ ≫ θ

Tactic:
ext1

Result:
case h.a
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
⊢ Hom.toOrderHom θ = Hom.toOrderHom (σ i ≫ δ i.succ ≫ θ)

Proof state:
case h.a.h.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom (σ i ≫ δ i.succ ≫ θ)) x

Tactic:
simp only [len_mk, σ, mkHom, comp_toOrderHom, Hom.toOrderHom_mk, OrderHom.comp_coe,
  OrderHom.coe_mk, Function.comp_apply]

Result:
case h.a.h.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) (i.predAbove x))

Proof state:
case pos
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) ((Hom.toOrderHom (δ i.succ)) i)

Tactic:
congr 1

Result:
case pos.h.e_6.h
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h'✝ : i.castSucc < x
y : Fin ⦋n + 1⦌.len := x.pred ⋯
h' : i.castSucc < y.succ
hy : x = y.succ
h'' : y = i
⊢ i.castSucc = (Hom.toOrderHom (δ i.succ)) i

Proof state:
case pos
n : ℕ
Δ' : SimplexCategory
θ : ⦋n + 1⦌ ⟶ Δ'
i : Fin (n + 1)
hi : (Hom.toOrderHom θ) i.castSucc = (Hom.toOrderHom θ) i.succ
x : Fin (⦋n + 1⦌.len + 1)
h' : x ≤ i.castSucc
⊢ (Hom.toOrderHom θ) x = (Hom.toOrderHom θ) (x.castPred ⋯).castSucc

Tactic:
rw [Fin.castSucc_castPred]

Result:
no goals