-- Mathlib/Combinatorics/SimpleGraph/Regularity/Lemma.lean
theorem szemeredi_regularity (hε : 0 < ε) (hl : l ≤ card α) :
    ∃ P : Finpartition univ,
      P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Tactic:
refine ⟨P, hP₁, (le_initialBound _ _).trans hP₂, hP₃.trans ?_,
  hP₄.resolve_right fun hPenergy => lt_irrefl (1 : ℝ) ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t ≤ bound ε l

case intro.intro.intro.intro.refine_2
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
hPenergy : ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ 1 < 1

Proof state:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
huniform : ¬P.IsUniform G ε
hP₄ : ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5
hi : ε ^ 5 * ↑i ≤ 4
⊢ ↑i ≤ 4 / ε ^ 5

Tactic:
rwa [le_div_iff₀' (pow_pos hε _)]

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
hPenergy : ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ 0 < ε ^ 5 / 4

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
case neg
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
huniform : ¬P.IsUniform G ε
hP₄ : ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧
      t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G))

Tactic:
have hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5 :=
  (hundred_lt_pow_initialBound_mul hε l).le.trans
    (mul_le_mul_of_nonneg_right (pow_right_mono₀ (by norm_num) hP₂) <| by positivity)

Result:
case neg
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
i : ℕ
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[i] t
huniform : ¬P.IsUniform G ε
hP₄ : ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5
⊢ ∃ P,
    P.IsEquipartition ∧
      t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G))

Proof state:
case inr.intro.intro.inl
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : 1 ≤ ε
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Tactic:
exact ⟨dum, hdum₁, (le_initialBound ε l).trans hdum₂.ge,
  hdum₂.le.trans (initialBound_le_bound ε l), (dum.isUniform_one G).mono hε₁⟩

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
this : Nonempty α
h :
  ∀ (i : ℕ),
    ∃ P,
      P.IsEquipartition ∧ t ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ stepBound^[i] t ∧ (P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G))
P : Finpartition univ
hP₁ : P.IsEquipartition
hP₂ : t ≤ #P.parts
hP₃ : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1] t
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
hPenergy : ε ^ 5 / 4 * ↑(⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)
⊢ ε ^ 5 / 4 * (↑⌊4 / ε ^ 5⌋₊ + 1) ≤ ↑(P.energy G)

Tactic:
rwa [← Nat.cast_add_one]

Result:
no goals

Proof state:
case inr
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Tactic:
have htα : t ≤ #(univ : Finset α) :=
  (initialBound_le_bound _ _).trans (by rwa [Finset.card_univ])

Result:
case inr
α : Type u_1
inst✝² : DecidableEq α
inst✝¹ : Fintype α
G : SimpleGraph α
inst✝ : DecidableRel G.Adj
ε : ℝ
l : ℕ
hε : 0 < ε
hl : l ≤ Fintype.card α
hα : bound ε l ≤ Fintype.card α
t : ℕ := initialBound ε l
htα : t ≤ #univ
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε