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theorem realize_toPrenexImp {φ ψ : L.BoundedFormula α n} (hφ : IsPrenex φ) (hψ : IsPrenex ψ)
    {v : α → M} {xs : Fin n → M} : (φ.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ.imp ψ).Realize v xs

Proof state:
case all
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)
h✝ : φ✝.IsPrenex
ih :
  ∀ {xs : Fin (n✝ + 1) → M} {ψ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)},
    ψ.IsPrenex → ((φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs)
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (∃ a, (φ✝ ⟹ liftAt 1 n✝ ψ).Realize v (snoc xs a)) ↔ (∀'φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs

Tactic:
simp only [realize_imp, realize_liftAt_one_self, snoc_comp_castSucc, realize_all]

Result:
case all
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)
h✝ : φ✝.IsPrenex
ih :
  ∀ {xs : Fin (n✝ + 1) → M} {ψ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)},
    ψ.IsPrenex → ((φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs)
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (∃ a, φ✝.Realize v (snoc xs a) → ψ.Realize v xs) ↔ (∀ (a : M), φ✝.Realize v (snoc xs a)) → ψ.Realize v xs

Proof state:
case all
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)
h✝ : φ✝.IsPrenex
ih :
  ∀ {xs : Fin (n✝ + 1) → M} {ψ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)},
    ψ.IsPrenex → ((φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs)
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (∃ a, (φ✝.toPrenexImp (liftAt 1 n✝ ψ)).Realize v (snoc xs a)) ↔ (∀'φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs

Tactic:
refine _root_.trans (exists_congr fun _ => ih hψ.liftAt) ?_

Result:
case all
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)
h✝ : φ✝.IsPrenex
ih :
  ∀ {xs : Fin (n✝ + 1) → M} {ψ : L.BoundedFormula α (n✝ + 1)},
    ψ.IsPrenex → ((φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs)
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (∃ a, (φ✝ ⟹ liftAt 1 n✝ ψ).Realize v (snoc xs a)) ↔ (∀'φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs

Proof state:
case of_isQF
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α n✝
hφ : φ✝.IsQF
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (φ✝.toPrenexImpRight ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs

Tactic:
exact realize_toPrenexImpRight hφ hψ

Result:
no goals

Proof state:
case of_isQF
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α n✝
hφ : φ✝.IsQF
xs : Fin n✝ → M
⊢ ∀ {ψ : L.BoundedFormula α n✝}, ψ.IsPrenex → ((φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs)

Tactic:
intro ψ hψ

Result:
case of_isQF
L : Language
M : Type w
inst✝¹ : L.Structure M
α : Type u'
n : ℕ
inst✝ : Nonempty M
φ : L.BoundedFormula α n
v : α → M
n✝ : ℕ
φ✝ : L.BoundedFormula α n✝
hφ : φ✝.IsQF
xs : Fin n✝ → M
ψ : L.BoundedFormula α n✝
hψ : ψ.IsPrenex
⊢ (φ✝.toPrenexImp ψ).Realize v xs ↔ (φ✝ ⟹ ψ).Realize v xs