-- Mathlib/Topology/EMetricSpace/BoundedVariation.lean
theorem add_le_union (f : α → E) {s t : Set α} (h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y) :
    eVariationOn f s + eVariationOn f t ≤ eVariationOn f (s ∪ t)

Proof state:
case e_a
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i < n
⊢ edist (f (u (i + 1))) (f (u i)) =
    edist (f (if i + 1 ≤ n then u (i + 1) else v (i + 1 - (n + 1)))) (f (if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))))

Tactic:
have : i + 1 ≤ n := Nat.succ_le_of_lt hi

Result:
case e_a
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝¹ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i < n
this : i + 1 ≤ n
⊢ edist (f (u (i + 1))) (f (u i)) =
    edist (f (if i + 1 ≤ n then u (i + 1) else v (i + 1 - (n + 1)))) (f (if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))))

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
⊢ Disjoint (Finset.range n) (Finset.Ico (n + 1) (n + 1 + m))

Tactic:
refine Finset.disjoint_left.2 fun i hi h'i => ?_

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i ∈ Finset.range n
h'i : i ∈ Finset.Ico (n + 1) (n + 1 + m)
⊢ False

Proof state:
case pos
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
i : ℕ
hi : i ≤ n
⊢ w i ∈ s ∪ t

Tactic:
simp [w, hi, us]

Result:
no goals

Proof state:
case neg
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
⊢ eVariationOn f s + eVariationOn f t ≤ eVariationOn f (s ∪ t)

Tactic:
have : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ i : ℕ, u i ∈ s } :=
  nonempty_monotone_mem (nonempty_iff_ne_empty.2 hs)

Result:
case neg
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
⊢ eVariationOn f s + eVariationOn f t ≤ eVariationOn f (s ∪ t)

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i < n
h'i : n + 1 ≤ i ∧ i < n + 1 + m
⊢ False

Tactic:
exact hi.not_lt (Nat.lt_of_succ_le h'i.left)

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i < m
B : ¬n + 1 + i ≤ n
A : ¬n + 1 + i + 1 ≤ n
⊢ n ≤ n + 1 + i

Tactic:
exact n.le_succ.trans (n.succ.le_add_right i)

Result:
no goals

Proof state:
case neg
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
⊢ eVariationOn f s + eVariationOn f t ≤ eVariationOn f (s ∪ t)

Tactic:
refine ENNReal.iSup_add_iSup_le ?_

Result:
case neg
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
⊢ ∀ (i : ℕ × { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }) (j : ℕ × { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }),
    ∑ i_1 ∈ Finset.range i.1, edist (f (↑i.2 (i_1 + 1))) (f (↑i.2 i_1)) +
        ∑ i ∈ Finset.range j.1, edist (f (↑j.2 (i + 1))) (f (↑j.2 i)) ≤
      eVariationOn f (s ∪ t)

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
hw : Monotone w
i : ℕ
hi : i < m
B : ¬n + 1 + i ≤ n
A : ¬n + 1 + i + 1 ≤ n
⊢ n + 1 + i = i + 1 + n

Tactic:
abel

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
i j : ℕ
hij : i ≤ j
⊢ w i ≤ w j

Tactic:
dsimp only [w]

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrder α
E : Type u_2
inst✝ : PseudoEMetricSpace E
f : α → E
s t : Set α
h : ∀ x ∈ s, ∀ y ∈ t, x ≤ y
hs : ¬s = ∅
this✝ : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ s }
ht : ¬t = ∅
this : Nonempty { u // Monotone u ∧ ∀ (i : ℕ), u i ∈ t }
n : ℕ
u : ℕ → α
hu : Monotone u
us : ∀ (i : ℕ), u i ∈ s
m : ℕ
v : ℕ → α
hv : Monotone v
vt : ∀ (i : ℕ), v i ∈ t
w : ℕ → α := fun i => if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))
wst : ∀ (i : ℕ), w i ∈ s ∪ t
i j : ℕ
hij : i ≤ j
⊢ (if i ≤ n then u i else v (i - (n + 1))) ≤ if j ≤ n then u j else v (j - (n + 1))