-- 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:
case succ.intro.intro.intro.inr
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_ne_zero : ifp_succ_n.fr ≠ 0
⊢ v = compExactValue pconts ((of v).contsAux (n + 1 + 1)) ifp_succ_n.fr

Tactic:
suffices
  compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts ifp_succ_n.fr by
  have : v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr := IH nth_stream_eq
  conv_lhs => rw [this]
  assumption

Result:
case succ.intro.intro.intro.inr
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_ne_zero : ifp_succ_n.fr ≠ 0
⊢ compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = compExactValue pconts conts ifp_succ_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
this✝ : compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = (ppA + ifp_n.fr⁻¹ * pA) / (ppB + ifp_n.fr⁻¹ * pB)
tmp_calc :
  (↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pA + ppA) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) + pA = (pA * (1 / ifp_n.fr) + ppA) / Int.fract (1 / ifp_n.fr)
tmp_calc' :
  (↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pB + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) + pB = (pB * (1 / ifp_n.fr) + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr)
f : K := Int.fract (1 / ifp_n.fr)
f_ne_zero : f ≠ 0
hA : ↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pA + ppA + pA * f = pA * (1 / ifp_n.fr) + ppA
this :
  ((↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pB + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) + pB) * f =
    (pB * (1 / ifp_n.fr) + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) * f
⊢ ↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pB + ppB + pB * f = pB * (1 / ifp_n.fr) + ppB

Tactic:
rwa [right_distrib, div_mul_cancel₀ (h := f_ne_zero),
  div_mul_cancel₀ (h := f_ne_zero)] at this

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro
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)
IH :
  ∀ {ifp_n : IntFractPair K},
    IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ((of v).contsAux n) pconts ifp_n.fr
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
⊢ v = compExactValue pconts ((of v).contsAux (n + 1 + 1)) ifp_succ_n.fr

Tactic:
set ppconts := g.contsAux n with ppconts_eq

Result:
case succ.intro.intro.intro
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
⊢ v = compExactValue pconts ((of v).contsAux (n + 1 + 1)) ifp_succ_n.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 = conts.a / conts.b

Tactic:
suffices v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr by
  simpa [conts, contsAux, s_nth_eq, compExactValue, nth_fract_ne_zero] using this

Result:
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