-- Mathlib/CategoryTheory/Sites/LocallyInjective.lean
lemma isLocallyInjective_iff_equalizerSieve_mem_imp :
    IsLocallyInjective J φ ↔ ∀ ⦃X : Cᵒᵖ⦄ (x y : ToType (F₁.obj X)),
      equalizerSieve (φ.app _ x) (φ.app _ y) ∈ J X.unop → equalizerSieve x y ∈ J X.unop

Proof state:
case mp.refine_2
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
S : Sieve (unop X) := equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)
T : ⦃Y : C⦄ → ⦃f : Y ⟶ unop X⦄ → S.arrows f → Sieve Y :=
  fun Y f x_1 => equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) x) ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) y)
Y : C
f : Y ⟶ unop X
hf : (equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)).arrows f
⊢ (ConcreteCategory.hom (φ.app (op Y))) ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) x) =
    (ConcreteCategory.hom (φ.app (op Y))) ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) y)

Tactic:
rw [NatTrans.naturality_apply, NatTrans.naturality_apply]

Result:
case mp.refine_2
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
S : Sieve (unop X) := equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)
T : ⦃Y : C⦄ → ⦃f : Y ⟶ unop X⦄ → S.arrows f → Sieve Y :=
  fun Y f x_1 => equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) x) ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) y)
Y : C
f : Y ⟶ unop X
hf : (equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)).arrows f
⊢ (ConcreteCategory.hom (F₂.map f.op)) ((ConcreteCategory.hom (φ.app (op (unop X)))) x) =
    (ConcreteCategory.hom (F₂.map f.op)) ((ConcreteCategory.hom (φ.app (op (unop X)))) y)

Proof state:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
⊢ IsLocallyInjective J φ →
    ∀ ⦃X : Cᵒᵖ⦄ (x y : ToType (F₁.obj X)),
      equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X) →
        equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Tactic:
intro _ X x y h

Result:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
⊢ equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Proof state:
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
⊢ IsLocallyInjective J φ ↔
    ∀ ⦃X : Cᵒᵖ⦄ (x y : ToType (F₁.obj X)),
      equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X) →
        equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Tactic:
constructor

Result:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
⊢ IsLocallyInjective J φ →
    ∀ ⦃X : Cᵒᵖ⦄ (x y : ToType (F₁.obj X)),
      equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X) →
        equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

case mpr
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
⊢ (∀ ⦃X : Cᵒᵖ⦄ (x y : ToType (F₁.obj X)),
      equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X) →
        equalizerSieve x y ∈ J (unop X)) →
    IsLocallyInjective J φ

Proof state:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
⊢ equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Tactic:
let S := equalizerSieve (φ.app _ x) (φ.app _ y)

Result:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
S : Sieve (unop X) := equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)
⊢ equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Proof state:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
S : Sieve (unop X) := equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)
⊢ equalizerSieve x y ∈ J (unop X)

Tactic:
let T : ∀ ⦃Y : C⦄ ⦃f : Y ⟶ X.unop⦄ (_ : S f), Sieve Y := fun Y f _ =>
  equalizerSieve (F₁.map f.op x) ((F₁.map f.op y))

Result:
case mp
C : Type u
inst✝³ : Category.{v, u} C
D : Type u'
inst✝² : Category.{v', u'} D
FD : D → D → Type u_1
CD : D → Type w
inst✝¹ : (X Y : D) → FunLike (FD X Y) (CD X) (CD Y)
inst✝ : ConcreteCategory D FD
J : GrothendieckTopology C
F₁ F₂ : Cᵒᵖ ⥤ D
φ : F₁ ⟶ F₂
a✝ : IsLocallyInjective J φ
X : Cᵒᵖ
x y : ToType (F₁.obj X)
h : equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y) ∈ J (unop X)
S : Sieve (unop X) := equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) x) ((ConcreteCategory.hom (φ.app X)) y)
T : ⦃Y : C⦄ → ⦃f : Y ⟶ unop X⦄ → S.arrows f → Sieve Y :=
  fun Y f x_1 => equalizerSieve ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) x) ((ConcreteCategory.hom (F₁.map f.op)) y)
⊢ equalizerSieve x y ∈ J (unop X)