-- Mathlib/Order/Extension/Linear.lean
theorem extend_partialOrder {α : Type u} (r : α → α → Prop) [IsPartialOrder α r] :
    ∃ s : α → α → Prop, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

Tactic:
rcases hc₂.total h₁s₁ h₁s₂ with h | h

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
h : s₁ ≤ s₂
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

case refine_2.intro.intro.intro.intro.inr
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝¹ : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
this✝ : IsPartialOrder α s₁
this : IsPartialOrder α s₂
h : s₂ ≤ s₁
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

Proof state:
case refine_1
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
⊢ ∀ (a b c : α), s' a b → s' b c → s' a c

Tactic:
rintro a b c (ab | ⟨ax : s a x, yb : s y b⟩) (bc | ⟨bx : s b x, yc : s y c⟩)

Result:
case refine_1.inl.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ab : s a b
bc : s b c
⊢ s' a c

case refine_1.inl.inr.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ab : s a b
bx : s b x
yc : s y c
⊢ s' a c

case refine_1.inr.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ax : s a x
yb : s y b
bc : s b c
⊢ s' a c

case refine_1.inr.intro.inr.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ax : s a x
yb : s y b
bx : s b x
yc : s y c
⊢ s' a c

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

Tactic:
haveI : IsPartialOrder _ _ := hc₁ h₁s₁

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
c : Set (α → α → Prop)
hc₁ : c ⊆ S
hc₂ : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
s : α → α → Prop
hs : s ∈ c
this✝ : IsPreorder α s
x y z : α
s₁ : α → α → Prop
h₁s₁ : s₁ ∈ c
h₂s₁ : s₁ x y
s₂ : α → α → Prop
h₁s₂ : s₂ ∈ c
h₂s₂ : s₂ y z
this : IsPartialOrder α s₁
⊢ ∃ r ∈ c, r x z

Proof state:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
⊢ s x y ∨ s y x

Tactic:
by_contra! h

Result:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
⊢ False

Proof state:
case refine_1.inr.intro.inr.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ax : s a x
yb : s y b
bx : s b x
yc : s y c
⊢ s' a c

Tactic:
exact Or.inr ⟨ax, yc⟩

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Tactic:
haveI : IsPartialOrder α s := hs.prop

Result:
case intro.intro
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
⊢ ∃ s, IsLinearOrder α s ∧ r ≤ s

Proof state:
case refine_1.inr.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b c : α
ax : s a x
yb : s y b
bc : s b c
⊢ s' a c

Tactic:
exact Or.inr ⟨ax, _root_.trans yb bc⟩

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2.inr.intro.inl
α : Type u
r : α → α → Prop
inst✝ : IsPartialOrder α r
S : Set (α → α → Prop) := {s | IsPartialOrder α s}
hS : ∀ c ⊆ S, IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c → ∀ y ∈ c, ∃ ub ∈ S, ∀ z ∈ c, z ≤ ub
s : α → α → Prop
hrs : r ≤ s
hs : Maximal (fun x => x ∈ S) s
this : IsPartialOrder α s
x y : α
h : ¬s x y ∧ ¬s y x
s' : α → α → Prop := fun x' y' => s x' y' ∨ s x' x ∧ s y y'
a b : α
ax : s a x
yb : s y b
ba : s b a
⊢ a = b

Tactic:
exact (h.2 (_root_.trans yb (_root_.trans ba ax))).elim

Result:
no goals