-- Mathlib/Combinatorics/SetFamily/Kleitman.lean
theorem Finset.card_biUnion_le_of_intersecting (s : Finset ι) (f : ι → Finset (Finset α))
    (hf : ∀ i ∈ s, (f i : Set (Finset α)).Intersecting) :
    #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)

Proof state:
case inr.cons.refine_3
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
hf₁ : ∀ j ∈ cons i s hi, f j ⊆ f' j ∧ 2 * #(f' j) = 2 ^ Fintype.card α ∧ (↑(f' j)).Intersecting
hf₂ : ∀ j ∈ cons i s hi, IsUpperSet ↑(f' j)
⊢ 2 ^ Fintype.card α + (2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)) ≤
    2 * (2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi)))

Tactic:
rw [mul_tsub, two_mul, ← pow_succ',
  ← add_tsub_assoc_of_le (pow_right_mono₀ (one_le_two : (1 : ℕ) ≤ 2) tsub_le_self),
  tsub_add_eq_add_tsub hs, card_cons, add_tsub_add_eq_tsub_right]

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
⊢ DecidableEq ι

Tactic:
infer_instance

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
this : DecidableEq ι
⊢ #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)

Tactic:
obtain hs | hs := le_total (Fintype.card α) #s

Result:
case inl
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
this : DecidableEq ι
hs : Fintype.card α ≤ #s
⊢ #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)

case inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
this : DecidableEq ι
hs : #s ≤ Fintype.card α
⊢ #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)

Proof state:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
⊢ #((cons i s hi).biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))

Tactic:
set f' : ι → Finset (Finset α) :=
  fun j ↦ if hj : j ∈ cons i s hi then (hf j hj).exists_card_eq.choose else ∅

Result:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
⊢ #((cons i s hi).biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))

Proof state:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
hf₁ : ∀ j ∈ cons i s hi, f j ⊆ f' j ∧ 2 * #(f' j) = 2 ^ Fintype.card α ∧ (↑(f' j)).Intersecting
⊢ #((cons i s hi).biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))

Tactic:
have hf₂ : ∀ j, j ∈ cons i s hi → IsUpperSet (f' j : Set (Finset α)) := by
  refine fun j hj ↦ (hf₁ _ hj).2.2.isUpperSet' ((hf₁ _ hj).2.2.is_max_iff_card_eq.2 ?_)
  rw [Fintype.card_finset]
  exact (hf₁ _ hj).2.1

Result:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
hf₁ : ∀ j ∈ cons i s hi, f j ⊆ f' j ∧ 2 * #(f' j) = 2 ^ Fintype.card α ∧ (↑(f' j)).Intersecting
hf₂ : ∀ j ∈ cons i s hi, IsUpperSet ↑(f' j)
⊢ #((cons i s hi).biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))

Proof state:
case inl
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
this : DecidableEq ι
hs : Fintype.card α ≤ #s
⊢ #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)

Tactic:
rw [tsub_eq_zero_of_le hs, pow_zero]

Result:
case inl
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
s : Finset ι
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting
this : DecidableEq ι
hs : Fintype.card α ≤ #s
⊢ #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 1

Proof state:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
hf₁ : ∀ j ∈ cons i s hi, f j ⊆ f' j ∧ 2 * #(f' j) = 2 ^ Fintype.card α ∧ (↑(f' j)).Intersecting
hf₂ : ∀ j ∈ cons i s hi, IsUpperSet ↑(f' j)
⊢ #((insert i s).biUnion f') ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))

Tactic:
rw [biUnion_insert]

Result:
case inr.cons
ι : Type u_1
α : Type u_2
inst✝² : Fintype α
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Nonempty α
this : DecidableEq ι
i : ι
s : Finset ι
hi : i ∉ s
ih :
  ∀ (f : ι → Finset (Finset α)),
    (∀ i ∈ s, (↑(f i)).Intersecting) →
      #s ≤ Fintype.card α → #(s.biUnion f) ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #s)
f : ι → Finset (Finset α)
hf : ∀ i_1 ∈ cons i s hi, (↑(f i_1)).Intersecting
hs : #(cons i s hi) ≤ Fintype.card α
f' : ι → Finset (Finset α) := fun j => if hj : j ∈ cons i s hi then ⋯.choose else ∅
hf₁ : ∀ j ∈ cons i s hi, f j ⊆ f' j ∧ 2 * #(f' j) = 2 ^ Fintype.card α ∧ (↑(f' j)).Intersecting
hf₂ : ∀ j ∈ cons i s hi, IsUpperSet ↑(f' j)
⊢ #(f' i ∪ s.biUnion f') ≤ 2 ^ Fintype.card α - 2 ^ (Fintype.card α - #(cons i s hi))