-- Mathlib/Topology/MetricSpace/GromovHausdorff.lean
theorem ghDist_le_of_approx_subsets {s : Set X} (Φ : s → Y) {ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ}
    (hs : ∀ x : X, ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁) (hs' : ∀ x : Y, ∃ y : s, dist x (Φ y) ≤ ε₃)
    (H : ∀ x y : s, |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂) : ghDist X Y ≤ ε₁ + ε₂ / 2 + ε₃

Proof state:
case intro.intro.intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝⁷ : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝⁶ : 0 ≤ ε₂
this✝⁵ : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
this✝⁴ : MetricSpace (X ⊕ Y) := glueMetricApprox (fun x => ↑x) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) ⋯ this✝⁵
Fl : X → X ⊕ Y := inl
Fr : Y → X ⊕ Y := inr
Il : Isometry Fl
Ir : Isometry Fr
this✝³ : ghDist X Y ≤ hausdorffDist (range Fl) (range Fr)
this✝² : hausdorffDist (range Fl) (range Fr) ≤ hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) + hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr)
this✝¹ :
  hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr) ≤
    hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) + hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr)
this✝ : hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) ≤ ε₁
this : hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) ≤ ε₂ / 2 + δ
⊢ ghDist X Y ≤ ε₁ + ε₂ / 2 + ε₃ + δ

Tactic:
have : hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr) ≤ ε₃ := by
  rw [← @image_univ _ _ Fr, hausdorffDist_image Ir]
  rcases exists_mem_of_nonempty Y with ⟨xY, _⟩
  rcases hs' xY with ⟨xs', Dxs'⟩
  have : 0 ≤ ε₃ := le_trans dist_nonneg Dxs'
  refine hausdorffDist_le_of_mem_dist this
    (fun x _ => ⟨x, mem_univ _, by simpa only [dist_self]⟩)
    fun x _ => ?_
  rcases hs' x with ⟨y, Dy⟩
  exact ⟨Φ y, mem_range_self _, Dy⟩

Result:
case intro.intro.intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝⁸ : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝⁷ : 0 ≤ ε₂
this✝⁶ : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
this✝⁵ : MetricSpace (X ⊕ Y) := glueMetricApprox (fun x => ↑x) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) ⋯ this✝⁶
Fl : X → X ⊕ Y := inl
Fr : Y → X ⊕ Y := inr
Il : Isometry Fl
Ir : Isometry Fr
this✝⁴ : ghDist X Y ≤ hausdorffDist (range Fl) (range Fr)
this✝³ : hausdorffDist (range Fl) (range Fr) ≤ hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) + hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr)
this✝² :
  hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr) ≤
    hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) + hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr)
this✝¹ : hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) ≤ ε₁
this✝ : hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) ≤ ε₂ / 2 + δ
this : hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr) ≤ ε₃
⊢ ghDist X Y ≤ ε₁ + ε₂ / 2 + ε₃ + δ

Proof state:
case refine_1.intro.intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝⁶ : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝⁵ : 0 ≤ ε₂
this✝⁴ : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
this✝³ : MetricSpace (X ⊕ Y) := glueMetricApprox (fun x => ↑x) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) ⋯ this✝⁴
Fl : X → X ⊕ Y := inl
Fr : Y → X ⊕ Y := inr
Il : Isometry Fl
Ir : Isometry Fr
this✝² : ghDist X Y ≤ hausdorffDist (range Fl) (range Fr)
this✝¹ : hausdorffDist (range Fl) (range Fr) ≤ hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) + hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr)
this✝ :
  hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr) ≤
    hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) + hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr)
this : hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) ≤ ε₁
x' : X ⊕ Y
hx' : x' ∈ Fl '' s
x : X
x_in_s : x ∈ s
xx' : Fl x = x'
⊢ ∃ y ∈ Fr '' range Φ, dist (Fl x) y ≤ ε₂ / 2 + δ

Tactic:
use Fr (Φ ⟨x, x_in_s⟩), mem_image_of_mem Fr (mem_range_self _)

Result:
case right
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝⁶ : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝⁵ : 0 ≤ ε₂
this✝⁴ : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
this✝³ : MetricSpace (X ⊕ Y) := glueMetricApprox (fun x => ↑x) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) ⋯ this✝⁴
Fl : X → X ⊕ Y := inl
Fr : Y → X ⊕ Y := inr
Il : Isometry Fl
Ir : Isometry Fr
this✝² : ghDist X Y ≤ hausdorffDist (range Fl) (range Fr)
this✝¹ : hausdorffDist (range Fl) (range Fr) ≤ hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) + hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr)
this✝ :
  hausdorffDist (Fl '' s) (range Fr) ≤
    hausdorffDist (Fl '' s) (Fr '' range Φ) + hausdorffDist (Fr '' range Φ) (range Fr)
this : hausdorffDist (range Fl) (Fl '' s) ≤ ε₁
x' : X ⊕ Y
hx' : x' ∈ Fl '' s
x : X
x_in_s : x ∈ s
xx' : Fl x = x'
⊢ dist (Fl x) (Fr (Φ ⟨x, x_in_s⟩)) ≤ ε₂ / 2 + δ

Proof state:
case intro.intro.intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝¹ : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝ : 0 ≤ ε₂
this : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
⊢ ghDist X Y ≤ ε₁ + ε₂ / 2 + ε₃ + δ

Tactic:
letI : MetricSpace (X ⊕ Y) :=
  glueMetricApprox (fun x : s => (x : X)) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) (by linarith) this

Result:
case intro.intro.intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
s : Set X
Φ : ↑s → Y
ε₁ ε₂ ε₃ : ℝ
hs : ∀ (x : X), ∃ y ∈ s, dist x y ≤ ε₁
hs' : ∀ (x : Y), ∃ y, dist x (Φ y) ≤ ε₃
H : ∀ (x y : ↑s), |dist x y - dist (Φ x) (Φ y)| ≤ ε₂
δ : ℝ
δ0 : 0 < δ
xX : X
h✝ : xX ∈ univ
xs : X
hxs : xs ∈ s
Dxs : dist xX xs ≤ ε₁
sne : s.Nonempty
this✝² : Nonempty ↑s := Nonempty.to_subtype sne
this✝¹ : 0 ≤ ε₂
this✝ : ∀ (p q : ↑s), |dist p q - dist (Φ p) (Φ q)| ≤ 2 * (ε₂ / 2 + δ)
this : MetricSpace (X ⊕ Y) := glueMetricApprox (fun x => ↑x) (fun x => Φ x) (ε₂ / 2 + δ) ⋯ this✝
⊢ ghDist X Y ≤ ε₁ + ε₂ / 2 + ε₃ + δ