-- Mathlib/MeasureTheory/Covering/BesicovitchVectorSpace.lean
theorem exists_goodδ :
    ∃ δ : ℝ, 0 < δ ∧ δ < 1 ∧ ∀ s : Finset E, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) →
      (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) → s.card ≤ multiplicity E

Proof state:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h✝ :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
f : Fin N → E
hf : ∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2
h'f : Pairwise fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖
i j : Fin N
hij : f i = f j
h : ¬i = j
this : 1 ≤ ‖f i - f j‖
⊢ False

Tactic:
simp only [hij, norm_zero, sub_self] at this

Result:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h✝ :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
f : Fin N → E
hf : ∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2
h'f : Pairwise fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖
i j : Fin N
hij : f i = f j
h : ¬i = j
this : 1 ≤ 0
⊢ False

Proof state:
case inl
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
δ : ℝ
hδ : 0 < δ
hδ' : δ < 1
⊢ ∃ f, (∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖f i - f j‖

Tactic:
rcases h δ hδ hδ' with ⟨s, hs, h's, s_card⟩

Result:
case inl.intro.intro.intro
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
δ : ℝ
hδ : 0 < δ
hδ' : δ < 1
s : Finset E
hs : ∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2
h's : ∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖
s_card : multiplicity E < s.card
⊢ ∃ f, (∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖f i - f j‖

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
f : Fin N → E
hf : ∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2
h'f : Pairwise fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖
finj : Function.Injective f
s : Finset E := Finset.image f Finset.univ
s_card : s.card = N
hs : ∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2
⊢ False

Tactic:
have h's : ∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 ≤ ‖c - d‖ := by
  simp only [s, forall_apply_eq_imp_iff, forall_exists_index, Finset.mem_univ, Finset.mem_image,
    Ne, exists_true_left, forall_apply_eq_imp_iff, forall_true_left, true_and]
  intro i j hij
  have : i ≠ j := fun h => by rw [h] at hij; exact hij rfl
  exact h'f this

Result:
case intro.intro
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
f : Fin N → E
hf : ∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2
h'f : Pairwise fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖
finj : Function.Injective f
s : Finset E := Finset.image f Finset.univ
s_card : s.card = N
hs : ∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2
h's : ∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 ≤ ‖c - d‖
⊢ False

Proof state:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
δ : ℝ
hδ : 0 < δ
hδ' : δ < 1
s : Finset E
hs : ∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2
h's : ∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖
s_card : multiplicity E < s.card
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ range f ⊆ ↑s

Tactic:
have : Fintype.card (Fin N) ≤ s.card := by simp only [Fintype.card_fin]; exact s_card

Result:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
δ : ℝ
hδ : 0 < δ
hδ' : δ < 1
s : Finset E
hs : ∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2
h's : ∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖
s_card : multiplicity E < s.card
this : Fintype.card (Fin N) ≤ s.card
⊢ ∃ f, Function.Injective f ∧ range f ⊆ ↑s

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
u : ℕ → ℝ
left✝ : ∀ (m n : ℕ), m < n → u n < u m
zero_lt_u : ∀ (n : ℕ), 0 < u n
hu : Tendsto u atTop (𝓝 0)
A : ∀ (n : ℕ), F (u n) ∈ closedBall 0 2
f : Fin N → E
fmem : f ∈ closedBall 0 2
φ : ℕ → ℕ
φ_mono : StrictMono φ
hf : Tendsto ((F ∘ u) ∘ φ) atTop (𝓝 f)
i j : Fin N
hij : i ≠ j
⊢ (fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖) i j

Tactic:
have A : Tendsto (fun n => ‖F (u (φ n)) i - F (u (φ n)) j‖) atTop (𝓝 ‖f i - f j‖) :=
  ((hf.apply_nhds i).sub (hf.apply_nhds j)).norm

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
F : ℝ → Fin N → E
hF : ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → (∀ (i : Fin N), ‖F δ i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖F δ i - F δ j‖
u : ℕ → ℝ
left✝ : ∀ (m n : ℕ), m < n → u n < u m
zero_lt_u : ∀ (n : ℕ), 0 < u n
hu : Tendsto u atTop (𝓝 0)
A✝ : ∀ (n : ℕ), F (u n) ∈ closedBall 0 2
f : Fin N → E
fmem : f ∈ closedBall 0 2
φ : ℕ → ℕ
φ_mono : StrictMono φ
hf : Tendsto ((F ∘ u) ∘ φ) atTop (𝓝 f)
i j : Fin N
hij : i ≠ j
A : Tendsto (fun n => ‖F (u (φ n)) i - F (u (φ n)) j‖) atTop (𝓝 ‖f i - f j‖)
⊢ (fun i j => 1 ≤ ‖f i - f j‖) i j

Proof state:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
⊢ ∀ (δ : ℝ), 0 < δ → ∃ f, (∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖f i - f j‖

Tactic:
intro δ hδ

Result:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : FiniteDimensional ℝ E
h :
  ∀ (δ : ℝ),
    0 < δ → δ < 1 → ∃ s, (∀ c ∈ s, ‖c‖ ≤ 2) ∧ (∀ c ∈ s, ∀ d ∈ s, c ≠ d → 1 - δ ≤ ‖c - d‖) ∧ multiplicity E < s.card
N : ℕ := multiplicity E + 1
hN : N = multiplicity E + 1
δ : ℝ
hδ : 0 < δ
⊢ ∃ f, (∀ (i : Fin N), ‖f i‖ ≤ 2) ∧ Pairwise fun i j => 1 - δ ≤ ‖f i - f j‖