-- Mathlib/Topology/UniformSpace/Equicontinuity.lean
theorem equicontinuousWithinAt_iff_pair {F : ι → X → α} {S : Set X} {x₀ : X} (hx₀ : x₀ ∈ S) :
    EquicontinuousWithinAt F S x₀ ↔
      ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ i, (F i x, F i y) ∈ U

Proof state:
case mpr.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set X
hV : V ∈ 𝓝[S] x₀
hVU : ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
⊢ ∀ᶠ (x : X) in 𝓝[S] x₀, ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ U

Tactic:
filter_upwards [hV] using fun x hx i => hVU x₀ (mem_of_mem_nhdsWithin hx₀ hV) x hx i

Result:
no goals

Proof state:
case mpr
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (x : X) in 𝓝[S] x₀, ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ U

Tactic:
rcases H U hU with ⟨V, hV, hVU⟩

Result:
case mpr.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set X
hV : V ∈ 𝓝[S] x₀
hVU : ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
⊢ ∀ᶠ (x : X) in 𝓝[S] x₀, ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ U

Proof state:
case mp
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
⊢ ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U

Tactic:
rcases comp_symm_mem_uniformity_sets hU with ⟨V, hV, hVsymm, hVU⟩

Result:
case mp.intro.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set (α × α)
hV : V ∈ 𝓤 α
hVsymm : SymmetricRel V
hVU : V ○ V ⊆ U
⊢ ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U

Proof state:
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
⊢ EquicontinuousWithinAt F S x₀ ↔ ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U

Tactic:
constructor <;> intro H U hU

Result:
case mp
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
⊢ ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U

case mpr
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : ∀ U ∈ 𝓤 α, ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
⊢ ∀ᶠ (x : X) in 𝓝[S] x₀, ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ U

Proof state:
case mp.intro.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set (α × α)
hV : V ∈ 𝓤 α
hVsymm : SymmetricRel V
hVU : V ○ V ⊆ U
⊢ ∃ V ∈ 𝓝[S] x₀, ∀ x ∈ V, ∀ y ∈ V, ∀ (i : ι), (F i x, F i y) ∈ U

Tactic:
refine ⟨_, H V hV, fun x hx y hy i => hVU (prod_mk_mem_compRel ?_ (hy i))⟩

Result:
case mp.intro.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set (α × α)
hV : V ∈ 𝓤 α
hVsymm : SymmetricRel V
hVU : V ○ V ⊆ U
x : X
hx : x ∈ {x | (fun x => ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ V) x}
y : X
hy : y ∈ {x | (fun x => ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ V) x}
i : ι
⊢ (F i x, F i x₀) ∈ V

Proof state:
case mp.intro.intro.intro
ι : Type u_1
X : Type u_3
α : Type u_6
tX : TopologicalSpace X
uα : UniformSpace α
F : ι → X → α
S : Set X
x₀ : X
hx₀ : x₀ ∈ S
H : EquicontinuousWithinAt F S x₀
U : Set (α × α)
hU : U ∈ 𝓤 α
V : Set (α × α)
hV : V ∈ 𝓤 α
hVsymm : SymmetricRel V
hVU : V ○ V ⊆ U
x : X
hx : x ∈ {x | (fun x => ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ V) x}
y : X
hy : y ∈ {x | (fun x => ∀ (i : ι), (F i x₀, F i x) ∈ V) x}
i : ι
⊢ (F i x, F i x₀) ∈ V

Tactic:
exact hVsymm.mk_mem_comm.mp (hx i)

Result:
no goals