-- Mathlib/SetTheory/Cardinal/CountableCover.lean
/-- If a set `t` is eventually covered by a countable family of sets, all with cardinality at
most `a`, then the cardinality of `t` is also bounded by `a`.
Superseded by `mk_le_of_countable_eventually_mem` which does not assume
that the indexing set lives in the same universe. -/
lemma mk_subtype_le_of_countable_eventually_mem_aux {α ι : Type u} {a : Cardinal}
    [Countable ι] {f : ι → Set α} {l : Filter ι} [NeBot l]
    {t : Set α} (ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ i in l, x ∈ f i)
    (h'f : ∀ i, #(f i) ≤ a) : #t ≤ a

Proof state:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
I1 : s.card ≤ u.card
⊢ ↑u.card ≤ ↑n

Tactic:
convert h'f i

Result:
case h.e'_3
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
I1 : s.card ≤ u.card
⊢ ↑u.card = #↑(f i)

Proof state:
case inr
α ι : Type u
a : Cardinal.{u}
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ a
ha : ℵ₀ ≤ a
⊢ #↑t ≤ a

Tactic:
have : t ⊆ ⋃ i, f i := by
  intro x hx
  obtain ⟨i, hi⟩ : ∃ i, x ∈ f i := (ht x hx).exists
  exact mem_iUnion_of_mem i hi

Result:
case inr
α ι : Type u
a : Cardinal.{u}
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ a
ha : ℵ₀ ≤ a
this : t ⊆ ⋃ i, f i
⊢ #↑t ≤ a

Proof state:
case intro
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
⊢ s.card ≤ n

Tactic:
let u : Finset α := (f i).toFinset

Result:
case intro
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
⊢ s.card ≤ n

Proof state:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
⊢ s.card ≤ u.card

Tactic:
have : s ⊆ u := fun x hx ↦ by simpa only [u, Set.mem_toFinset] using hi x hx

Result:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this✝ : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
this : s ⊆ u
⊢ s.card ≤ u.card

Proof state:
case intro
α ι : Type u
a : Cardinal.{u}
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ a
ha : ℵ₀ ≤ a
x : α
hx : x ∈ t
i : ι
hi : x ∈ f i
⊢ x ∈ ⋃ i, f i

Tactic:
exact mem_iUnion_of_mem i hi

Result:
no goals

Proof state:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
⊢ s.card ≤ n

Tactic:
rcases B.exists with ⟨i, hi⟩

Result:
case intro
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
⊢ s.card ≤ n

Proof state:
case intro
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
⊢ s.card ≤ n

Tactic:
have : ∀ i, Fintype (f i) := fun i ↦ (lt_aleph0_iff_fintype.1 ((h'f i).trans_lt ha)).some

Result:
case intro
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
⊢ s.card ≤ n

Proof state:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
x : α
hx : x ∈ s
⊢ x ∈ u

Tactic:
simpa only [u, Set.mem_toFinset] using hi x hx

Result:
no goals

Proof state:
case h.e'_3
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
B : ∀ᶠ (i : ι) in l, ∀ x ∈ s, x ∈ f i
i : ι
hi : ∀ x ∈ s, x ∈ f i
this : (i : ι) → Fintype ↑(f i)
u : Finset α := (f i).toFinset
I1 : s.card ≤ u.card
⊢ ↑u.card = #↑(f i)

Tactic:
simp only [u, Set.toFinset_card, mk_fintype]

Result:
no goals

Proof state:
α ι : Type u
a : Cardinal.{u}
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ a
ha : ℵ₀ ≤ a
this : t ⊆ ⋃ i, f i
⊢ (sum fun x => a) = #ι * a

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case inr
α ι : Type u
a : Cardinal.{u}
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ a
ha : ℵ₀ ≤ a
this : t ⊆ ⋃ i, f i
⊢ #↑t ≤ a

Tactic:
calc #t ≤ #(⋃ i, f i) := mk_le_mk_of_subset this
  _     ≤ sum (fun i ↦ #(f i)) := mk_iUnion_le_sum_mk
  _     ≤ sum (fun _ ↦ a) := sum_le_sum _ _ h'f
  _     = #ι * a := by simp
  _     ≤ ℵ₀ * a := mul_le_mul_right' mk_le_aleph0 a
  _     = a := aleph0_mul_eq ha

Result:
no goals

Proof state:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
⊢ s.card ≤ n

Tactic:
have A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ i in l, x ∈ f i := fun x hx ↦ ht x (hs hx)

Result:
α ι : Type u
inst✝¹ : Countable ι
f : ι → Set α
l : Filter ι
inst✝ : l.NeBot
t : Set α
ht : ∀ x ∈ t, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
n : ℕ
h'f : ∀ (i : ι), #↑(f i) ≤ ↑n
ha : ↑n < ℵ₀
s : Finset α
hs : ↑s ⊆ t
A : ∀ x ∈ s, ∀ᶠ (i : ι) in l, x ∈ f i
⊢ s.card ≤ n