-- Mathlib/Analysis/Convex/Radon.lean
theorem helly_theorem_compact' [TopologicalSpace E] [T2Space E] {F : ι → Set E}
    (h_convex : ∀ i, Convex 𝕜 (F i)) (h_compact : ∀ i, IsCompact (F i))
    (h_inter : ∀ I : Finset ι, #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty) :
    (⋂ i, F i).Nonempty

Proof state:
case inr
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
⊢ (⋂ i, F i).Nonempty

Tactic:
have i0 : ι := Nonempty.some h_nonempty

Result:
case inr
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ (⋂ i, F i).Nonempty

Proof state:
case inr.htc
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ ∀ (i : ι), IsClosed (F i)

Tactic:
intro i

Result:
case inr.htc
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 i : ι
⊢ IsClosed (F i)

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ ⋂ i, F i = F i0 ∩ ⋂ i, F i

Tactic:
simp [iInter_subset]

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
I : Finset ι
⊢ ∀ i ∈ I, Convex 𝕜 (F i)

Tactic:
simp [h_convex]

Result:
no goals

Proof state:
case inr
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ (F i0 ∩ ⋂ i, F i).Nonempty

Tactic:
apply IsCompact.inter_iInter_nonempty

Result:
case inr.hs
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ IsCompact (F i0)

case inr.htc
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ ∀ (i : ι), IsClosed (F i)

case inr.hst
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
⊢ ∀ (u : Finset ι), (F i0 ∩ ⋂ i ∈ u, F i).Nonempty

Proof state:
case inr.hst
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h_nonempty : Nonempty ι
h_fin : ∀ (I : Finset ι), (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
i0 : ι
I : Finset ι
⊢ (F i0 ∩ ⋂ i ∈ I, F i).Nonempty

Tactic:
simpa using h_fin ({i0} ∪ I)

Result:
no goals

Proof state:
case inl
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
E : Type u_3
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : FiniteDimensional 𝕜 E
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : T2Space E
F : ι → Set E
h_convex : ∀ (i : ι), Convex 𝕜 (F i)
h_compact : ∀ (i : ι), IsCompact (F i)
h_inter : ∀ (I : Finset ι), #I ≤ finrank 𝕜 E + 1 → (⋂ i ∈ I, F i).Nonempty
h✝ : IsEmpty ι
⊢ (⋂ i, F i).Nonempty

Tactic:
simp only [iInter_of_empty, Set.univ_nonempty]

Result:
no goals