-- Mathlib/CategoryTheory/Sites/Coherent/SheafComparison.lean
theorem exists_effectiveEpi_iff_mem_induced (X : C) (S : Sieve X) :
    (∃ (Y : C) (π : Y ⟶ X),
      EffectiveEpi π ∧ S.arrows π) ↔
    (S ∈ F.inducedTopology (regularTopology _) X)

Proof state:
case h.e'_6
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
W : C
g₁ : W ⟶ X
g₂ : Y ⟶ F.obj W
h₁ : S.arrows g₁
h₂ : π = g₂ ≫ F.map g₁
⊢ F.preimage (g₀ ≫ g₂ ≫ F.map g₁) = F.preimage (g₀ ≫ g₂) ≫ g₁

Tactic:
exact F.map_injective (by simp)

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π

Tactic:
obtain ⟨Y, π, ⟨H₁, H₂⟩⟩ := (mem_sieves_iff_hasEffectiveEpi _).mp hS

Result:
case refine_2.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.refine_2
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
⊢ S.arrows (F.preimage (g₀ ≫ π))

Tactic:
obtain ⟨W, g₁, g₂, h₁, h₂⟩ := H₂

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
W : C
g₁ : W ⟶ X
g₂ : Y ⟶ F.obj W
h₁ : S.arrows g₁
h₂ : π = g₂ ≫ F.map g₁
⊢ S.arrows (F.preimage (g₀ ≫ π))

Proof state:
case refine_1
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
x✝ : ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π
Y : C
π : Y ⟶ X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : S.arrows π
⊢ S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X

Tactic:
apply (mem_sieves_iff_hasEffectiveEpi (Sieve.functorPushforward _ S)).mpr

Result:
case refine_1
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
x✝ : ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π
Y : C
π : Y ⟶ X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : S.arrows π
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ (Sieve.functorPushforward F S).arrows π

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π

Tactic:
refine ⟨_, F.preimage (g₀ ≫ π), ?_, (?_ : S.arrows (F.preimage _))⟩

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.refine_1
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
⊢ EffectiveEpi (F.preimage (g₀ ≫ π))

case refine_2.intro.intro.intro.refine_2
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
⊢ S.arrows (F.preimage (g₀ ≫ π))

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π

Tactic:
let g₀ := F.effectiveEpiOver Y

Result:
case refine_2.intro.intro.intro
C : Type u_1
D : Type u_2
inst✝⁷ : Category.{u_3, u_1} C
inst✝⁶ : Category.{u_4, u_2} D
F : C ⥤ D
inst✝⁵ : F.PreservesEffectiveEpis
inst✝⁴ : F.ReflectsEffectiveEpis
inst✝³ : F.Full
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.EffectivelyEnough
inst✝ : Preregular D
X : C
S : Sieve X
hS : S ∈ (F.inducedTopology (regularTopology D)) X
Y : D
π : Y ⟶ F.obj X
H₁ : EffectiveEpi π
H₂ : (Sieve.functorPushforward F S).arrows π
g₀ : F.effectiveEpiOverObj Y ⟶ Y := F.effectiveEpiOver Y
⊢ ∃ Y π, EffectiveEpi π ∧ S.arrows π