-- Mathlib/Algebra/Order/ToIntervalMod.lean
theorem tfae_modEq :
    TFAE
      [a ≡ b [PMOD p], ∀ z : ℤ, b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
        toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b]

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
x✝ : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
h : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b := x✝
⊢ toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b

Tactic:
rw [← h, Ne, eq_comm, add_right_eq_self]

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
x✝ : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
h : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b := x✝
⊢ ¬p = 0

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b

Tactic:
rw [h, eq_comm, toIocMod_eq_iff, Set.right_mem_Ioc]

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ a < a + p ∧ ∃ z, b = a + p + z • p

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
tfae_1_to_4 : toIcoMod hp a b = a → toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
tfae_2_to_1 : (∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)) → toIcoMod hp a b = a
⊢ [toIcoMod hp a b = a, ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
      toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b].TFAE

Tactic:
tfae_finish

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
⊢ [toIcoMod hp a b = a, ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
      toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b].TFAE

Tactic:
tfae_have 3 → 2 := by
  rw [← not_exists, not_imp_not]
  exact fun ⟨i, hi⟩ =>
    ((toIcoMod_eq_iff hp).2 ⟨Set.Ioo_subset_Ico_self hi, i, (sub_add_cancel b _).symm⟩).trans
      ((toIocMod_eq_iff hp).2 ⟨Set.Ioo_subset_Ioc_self hi, i, (sub_add_cancel b _).symm⟩).symm

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
⊢ [toIcoMod hp a b = a, ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
      toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b].TFAE

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ b = a + p + (toIcoDiv hp a b - 1) • p

Tactic:
rw [sub_one_zsmul, add_add_add_comm, add_neg_cancel, add_zero]

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ b = a + toIcoDiv hp a b • p

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
x✝ : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
h : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b := x✝
⊢ ¬p = 0

Tactic:
exact hp.ne'

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
⊢ (∃ x, b - x • p ∈ Set.Ioo a (a + p)) → toIcoMod hp a b = toIocMod hp a b

Tactic:
exact fun ⟨i, hi⟩ =>
  ((toIcoMod_eq_iff hp).2 ⟨Set.Ioo_subset_Ico_self hi, i, (sub_add_cancel b _).symm⟩).trans
    ((toIocMod_eq_iff hp).2 ⟨Set.Ioo_subset_Ioc_self hi, i, (sub_add_cancel b _).symm⟩).symm

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
tfae_1_to_4 : toIcoMod hp a b = a → toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
⊢ (∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)) → toIcoMod hp a b = a

Tactic:
rw [← not_exists, not_imp_comm]

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
tfae_1_to_4 : toIcoMod hp a b = a → toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
⊢ ¬toIcoMod hp a b = a → ∃ x, b - x • p ∈ Set.Ioo a (a + p)

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ a < a + p ∧ ∃ z, b = a + p + z • p

Tactic:
refine ⟨lt_add_of_pos_right a hp, toIcoDiv hp a b - 1, ?_⟩

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
x✝ : toIcoMod hp a b = a
h : toIcoMod hp a b = a := x✝
⊢ b = a + p + (toIcoDiv hp a b - 1) • p

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
⊢ [toIcoMod hp a b = a, ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
      toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b].TFAE

Tactic:
tfae_have 1 → 4
| h => by
  rw [h, eq_comm, toIocMod_eq_iff, Set.right_mem_Ioc]
  refine ⟨lt_add_of_pos_right a hp, toIcoDiv hp a b - 1, ?_⟩
  rw [sub_one_zsmul, add_add_add_comm, add_neg_cancel, add_zero]
  conv_lhs => rw [← toIcoMod_add_toIcoDiv_zsmul hp a b, h]

Result:
α : Type u_1
inst✝ : LinearOrderedAddCommGroup α
hα : Archimedean α
p : α
hp : 0 < p
a b : α
tfae_3_to_2 : toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b → ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p)
tfae_4_to_3 : toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b → toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b
tfae_1_to_4 : toIcoMod hp a b = a → toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b
⊢ [toIcoMod hp a b = a, ∀ (z : ℤ), b - z • p ∉ Set.Ioo a (a + p), toIcoMod hp a b ≠ toIocMod hp a b,
      toIcoMod hp a b + p = toIocMod hp a b].TFAE