-- Mathlib/CategoryTheory/CofilteredSystem.lean
theorem nonempty_sections_of_finite_cofiltered_system {J : Type u} [Category.{w} J]
    [IsCofilteredOrEmpty J] (F : J ⥤ Type v) [∀ j : J, Finite (F.obj j)]
    [∀ j : J, Nonempty (F.obj j)] : F.sections.Nonempty

Proof state:
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
⊢ F.sections.Nonempty

Tactic:
cases isEmpty_or_nonempty J

Result:
case inl
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : IsEmpty J
⊢ F.sections.Nonempty

case inr
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
⊢ F.sections.Nonempty

Proof state:
case inr
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
⊢ F.sections.Nonempty

Tactic:
haveI : IsCofiltered J := ⟨⟩

Result:
case inr
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
⊢ F.sections.Nonempty

Proof state:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
⊢ (fun j => (u { down := j }).down) ∈ F.sections

Tactic:
intro j j' f

Result:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
j j' : J
f : j ⟶ j'
⊢ F.map f ((fun j => (u { down := j }).down) j) = (fun j => (u { down := j }).down) j'

Proof state:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
j j' : J
f : j ⟶ j'
⊢ F.map f ((fun j => (u { down := j }).down) j) = (fun j => (u { down := j }).down) j'

Tactic:
have h := @hu (⟨j⟩ : J') (⟨j'⟩ : J') (ULift.up f)

Result:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
j j' : J
f : j ⟶ j'
h : F'.map { down := f } (u { down := j }) = u { down := j' }
⊢ F.map f ((fun j => (u { down := j }).down) j) = (fun j => (u { down := j }).down) j'

Proof state:
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
⊢ F.sections.Nonempty

Tactic:
haveI : ∀ i, Nonempty (F'.obj i) := fun i => ⟨⟨Classical.arbitrary (F.obj (down.obj i))⟩⟩

Result:
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
⊢ F.sections.Nonempty

Proof state:
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
⊢ F.sections.Nonempty

Tactic:
haveI : ∀ i, Finite (F'.obj i) := fun i => Finite.of_equiv (F.obj (down.obj i)) Equiv.ulift.symm

Result:
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
⊢ F.sections.Nonempty

Proof state:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
j j' : J
f : j ⟶ j'
h : F'.map { down := f } (u { down := j }) = u { down := j' }
⊢ F.map f ((fun j => (u { down := j }).down) j) = (fun j => (u { down := j }).down) j'

Tactic:
simp only [F', down, AsSmall.down, Functor.comp_map, uliftFunctor_map, Functor.op_map] at h

Result:
case h
J : Type u
inst✝³ : Category.{w, u} J
inst✝² : IsCofilteredOrEmpty J
F : J ⥤ Type v
inst✝¹ : ∀ (j : J), Finite (F.obj j)
inst✝ : ∀ (j : J), Nonempty (F.obj j)
J' : Type (max w v u) := AsSmall J
down : J' ⥤ J := AsSmall.down
F' : J' ⥤ Type (max u v w) := down ⋙ F ⋙ uliftFunctor.{max u w, v}
this✝¹ : ∀ (i : J'), Nonempty (F'.obj i)
this✝ : ∀ (i : J'), Finite (F'.obj i)
h✝ : Nonempty J
this : IsCofiltered J
u : (j : J') → F'.obj j
hu : u ∈ F'.sections
j j' : J
f : j ⟶ j'
h : { down := F.map f (u { down := j }).down } = u { down := j' }
⊢ F.map f ((fun j => (u { down := j }).down) j) = (fun j => (u { down := j }).down) j'