-- Mathlib/Analysis/Convex/Side.lean
theorem wOppSide_iff_exists_wbtw {s : AffineSubspace R P} {x y : P} :
    s.WOppSide x y ↔ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inr.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : p₂ -ᵥ y = 0
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Tactic:
rw [vsub_eq_zero_iff_eq] at h

Result:
case intro.intro.intro.intro.inr.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : p₂ = y
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Proof state:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ (r₂ / (r₁ + r₂)) • (y -ᵥ p₂ + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) = (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁)

Tactic:
rw [← neg_vsub_eq_vsub_rev p₂ y]

Result:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ (r₂ / (r₁ + r₂)) • (-(p₂ -ᵥ y) + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) = (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁)

Proof state:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ (r₂ / (r₁ + r₂)) • (-(p₂ -ᵥ y) + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) = (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁)

Tactic:
linear_combination (norm := match_scalars <;> field_simp) (r₁ + r₂)⁻¹ • h

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inr.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : p₂ = y
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p p₂

Tactic:
exact ⟨p₂, hp₂, wbtw_self_right _ _ _⟩

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Tactic:
refine ⟨lineMap x y (r₂ / (r₁ + r₂)), ?_, ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ (lineMap x y) (r₂ / (r₁ + r₂)) ∈ s

case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro.refine_2
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ Wbtw R x ((lineMap x y) (r₂ / (r₁ + r₂))) y

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : x -ᵥ p₁ = 0
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Tactic:
rw [vsub_eq_zero_iff_eq] at h

Result:
case intro.intro.intro.intro.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : x = p₁
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
this : (r₂ / (r₁ + r₂)) • (y -ᵥ p₂ + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) = (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁)
⊢ (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁) +ᵥ p₁ ∈ s

Tactic:
exact s.smul_vsub_vadd_mem (r₂ / (r₁ + r₂)) hp₂ hp₁ hp₁

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ (lineMap x y) (r₂ / (r₁ + r₂)) ∈ s

Tactic:
have : (r₂ / (r₁ + r₂)) • (y -ᵥ p₂ + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) =
    (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁) := by
  rw [← neg_vsub_eq_vsub_rev p₂ y]
  linear_combination (norm := match_scalars <;> field_simp) (r₁ + r₂)⁻¹ • h

Result:
case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
this : (r₂ / (r₁ + r₂)) • (y -ᵥ p₂ + (p₂ -ᵥ p₁) - (x -ᵥ p₁)) + (x -ᵥ p₁) = (r₂ / (r₁ + r₂)) • (p₂ -ᵥ p₁)
⊢ (lineMap x y) (r₂ / (r₁ + r₂)) ∈ s

Proof state:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y : P
⊢ s.WOppSide x y ↔ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Tactic:
refine ⟨fun h => ?_, fun ⟨p, hp, h⟩ => h.wOppSide₁₃ hp⟩

Result:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y : P
h : s.WOppSide x y
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Proof state:
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y : P
h : s.WOppSide x y
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

Tactic:
rcases h with ⟨p₁, hp₁, p₂, hp₂, h | h | ⟨r₁, r₂, hr₁, hr₂, h⟩⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : x -ᵥ p₁ = 0
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

case intro.intro.intro.intro.inr.inl
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
h : p₂ -ᵥ y = 0
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y

case intro.intro.intro.intro.inr.inr.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : LinearOrderedField R
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module R V
inst✝ : AddTorsor V P
s : AffineSubspace R P
x y p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
p₂ : P
hp₂ : p₂ ∈ s
r₁ r₂ : R
hr₁ : 0 < r₁
hr₂ : 0 < r₂
h : r₁ • (x -ᵥ p₁) = r₂ • (p₂ -ᵥ y)
⊢ ∃ p ∈ s, Wbtw R x p y