-- Mathlib/Algebra/ContinuedFractions/Computation/CorrectnessTerminating.lean
theorem compExactValue_correctness_of_stream_eq_some :
    ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n →
      v = compExactValue ((of v).contsAux n) ((of v).contsAux <| n + 1) ifp_n.fr

Proof state:
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
ppA : K := ppconts.a
ppB : K := ppconts.b
pA : K := pconts.a
pB : K := pconts.b
⊢ (pconts.a + ppconts.a * ifp_n.fr) / (pconts.b + ppconts.b * ifp_n.fr) =
    (ppconts.a * ifp_n.fr + pA) / (ppconts.b * ifp_n.fr + pB)

Tactic:
ac_rfl

Result:
no goals

Proof state:
case zero.inl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
stream_zero_eq : IntFractPair.stream v 0 = some (IntFractPair.of v)
fract_eq_zero : Int.fract v = 0
⊢ v = compExactValue ((of v).contsAux 0) ((of v).contsAux (0 + 1)) (IntFractPair.of v).fr

Tactic:
suffices v = ⌊v⌋ by
  simpa [nextConts, nextNum, nextDen, compExactValue, IntFractPair.of, fract_eq_zero]

Result:
case zero.inl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
stream_zero_eq : IntFractPair.stream v 0 = some (IntFractPair.of v)
fract_eq_zero : Int.fract v = 0
⊢ v = ↑⌊v⌋

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
ppA : K := ppconts.a
ppB : K := ppconts.b
⊢ compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr

Tactic:
let pA := pconts.a

Result:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
ppA : K := ppconts.a
ppB : K := ppconts.b
pA : K := pconts.a
⊢ compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.inl.intro.intro.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_succ_n : IntFractPair K
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_succ_n
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_succ_n_fr_eq_zero : ifp_succ_n.fr = 0
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_inv_eq_floor : ifp_n.fr⁻¹ = ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ifp_n.fr⁻¹ }
⊢ v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr

Tactic:
exact IH nth_stream_eq

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_n' : IntFractPair K
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n'
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n'.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n'.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n'.fr⁻¹).fr ≠ 0
⊢ ifp_n' = ifp_n

Tactic:
injection Eq.trans nth_stream_eq'.symm nth_stream_eq

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_n' : IntFractPair K
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n'
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n'.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n'.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n'.fr⁻¹).fr ≠ 0
this : ifp_n' = ifp_n
⊢ compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n'.fr⁻¹).fr

Tactic:
cases this

Result:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
⊢ compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr