-- Mathlib/Topology/Metrizable/Uniformity.lean
theorem UniformSpace.metrizable_uniformity (X : Type*) [UniformSpace X]
    [IsCountablyGenerated (𝓤 X)] : ∃ I : PseudoMetricSpace X, I.toUniformSpace = ‹_›

Proof state:
case pos.intro.intro
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : 1 / 2 ∈ Ioo 0 1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
x₁ x₂ x₃ x₄ : X
H : ∃ n, (x₁, x₄) ∉ U n
h₁₂ : (x₁, x₂) ∈ U (Nat.find H + 1)
h₂₃ : (x₂, x₃) ∈ U (Nat.find H + 1)
h₃₄ : (x₃, x₄) ∈ U (Nat.find H + 1)
⊢ (x₁, x₄) ∈ U (Nat.find H + 1) ○ (U (Nat.find H + 1) ○ U (Nat.find H + 1))

Tactic:
exact ⟨x₂, h₁₂, x₃, h₂₃, h₃₄⟩

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : ↑0 < ↑(1 / 2) ∧ ↑(1 / 2) < ↑1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
hd_le : ∀ (x y : X), ↑(d x y) ≤ 2 * dist x y
⊢ ∃ I, PseudoMetricSpace.toUniformSpace = inst✝¹

Tactic:
refine ⟨I, UniformSpace.ext <| (uniformity_basis_dist_pow hr.1 hr.2).ext hB.toHasBasis ?_ ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.refine_1
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : ↑0 < ↑(1 / 2) ∧ ↑(1 / 2) < ↑1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
hd_le : ∀ (x y : X), ↑(d x y) ≤ 2 * dist x y
⊢ ∀ (i : ℕ), True → ∃ i', True ∧ U i' ⊆ {p | dist p.1 p.2 < ↑(1 / 2) ^ i}

case intro.intro.intro.refine_2
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : ↑0 < ↑(1 / 2) ∧ ↑(1 / 2) < ↑1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
hd_le : ∀ (x y : X), ↑(d x y) ≤ 2 * dist x y
⊢ ∀ (i' : ℕ), True → ∃ i, True ∧ {p | dist p.1 p.2 < ↑(1 / 2) ^ i} ⊆ U i'

Proof state:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : 1 / 2 ∈ Ioo 0 1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
x₁ x₂ x₃ x₄ : X
H : ∃ n, (x₁, x₄) ∉ U n
⊢ (1 / 2) ^ (Nat.find H + 1) ≤ d x₁ x₂ ⊔ (d x₂ x₃ ⊔ d x₃ x₄)

Tactic:
simp only [le_max_iff, hle_d, ← not_and_or]

Result:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : 1 / 2 ∈ Ioo 0 1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
hle_d : ∀ {x y : X} {n : ℕ}, (1 / 2) ^ n ≤ d x y ↔ (x, y) ∉ U n
x₁ x₂ x₃ x₄ : X
H : ∃ n, (x₁, x₄) ∉ U n
⊢ ¬((x₁, x₂) ∈ U (Nat.find H + 1) ∧ (x₂, x₃) ∈ U (Nat.find H + 1) ∧ (x₃, x₄) ∈ U (Nat.find H + 1))

Proof state:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
x y : X
h : ∃ n, (x, y) ∉ U n
⊢ (1 / 2) ^ Nat.find h = 0 ↔ ∀ (i : ℕ), (x, y) ∈ U i

Tactic:
rw [← not_forall] at h

Result:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
x y : X
h✝ : ∃ n, (x, y) ∉ U n
h : ¬∀ (x_1 : ℕ), (x, y) ∈ U x_1
⊢ (1 / 2) ^ Nat.find h✝ = 0 ↔ ∀ (i : ℕ), (x, y) ∈ U i

Proof state:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
x y : X
h✝ : ∃ n, (x, y) ∉ U n
h : ¬∀ (x_1 : ℕ), (x, y) ∈ U x_1
⊢ (1 / 2) ^ Nat.find h✝ = 0 ↔ ∀ (i : ℕ), (x, y) ∈ U i

Tactic:
simp [h, pow_eq_zero_iff']

Result:
no goals

Proof state:
case pos
X : Type u_2
inst✝¹ : UniformSpace X
inst✝ : (𝓤 X).IsCountablyGenerated
U : ℕ → Set (X × X)
hU_symm : ∀ (n : ℕ), SymmetricRel (U n)
hU_comp : ∀ ⦃m n : ℕ⦄, m < n → U n ○ (U n ○ U n) ⊆ U m
hB : (𝓤 X).HasAntitoneBasis U
d : X → X → ℝ≥0 := fun x y => if h : ∃ n, (x, y) ∉ U n then (1 / 2) ^ Nat.find h else 0
hd₀ : ∀ {x y : X}, d x y = 0 ↔ Inseparable x y
hd_symm : ∀ (x y : X), d x y = d y x
hr : 1 / 2 ∈ Ioo 0 1
I : PseudoMetricSpace X := PseudoMetricSpace.ofPreNNDist d ⋯ hd_symm
hdist_le : ∀ (x y : X), dist x y ≤ ↑(d x y)
x y : X
n : ℕ
h : ∃ n, (x, y) ∉ U n
⊢ (∃ m ≤ n, (x, y) ∉ U m) ↔ (x, y) ∉ U n

Tactic:
exact ⟨fun ⟨m, hmn, hm⟩ hn => hm (hB.antitone hmn hn), fun h => ⟨n, le_rfl, h⟩⟩

Result:
no goals