-- Mathlib/Topology/TietzeExtension.lean
theorem exists_extension_forall_mem_of_isClosedEmbedding (f : C(X, ℝ)) {t : Set ℝ} {e : X → Y}
    [hs : OrdConnected t] (hf : ∀ x, f x ∈ t) (hne : t.Nonempty) (he : IsClosedEmbedding e) :
    ∃ g : C(Y, ℝ), (∀ y, g y ∈ t) ∧ g ∘ e = f

Proof state:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
have hgG : ∀ {y a}, g y = a ↔ G y = h a := @fun y a =>
  h.toEquiv.symm_apply_eq.trans Subtype.ext_iff

Result:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Proof state:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
refine ⟨g, fun y => ?_, ?_⟩

Result:
case intro.intro.refine_1
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
y : Y
⊢ g y ∈ t

case intro.intro.refine_2
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
⊢ ⇑g ∘ e = ⇑f

Proof state:
case intro.intro.refine_2
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
⊢ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
ext x

Result:
case intro.intro.refine_2.h
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
this : t'.OrdConnected
hFt : ∀ (x : X), F x ∈ t'
G : Y →ᵇ ℝ
hG : ∀ (y : Y), G y ∈ t'
hGF : ⇑G ∘ e = ⇑F
g : C(Y, ℝ) := { toFun := ⇑h.symm ∘ Set.codRestrict (⇑G) (Ioo (-1) 1) ⋯, continuous_toFun := ⋯ }
hgG : ∀ {y : Y} {a : ℝ}, g y = a ↔ G y = ↑(h a)
x : X
⊢ (⇑g ∘ e) x = f x

Proof state:
case out'.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
x : ℝ
hx : x ∈ t
y : ℝ
hy : y ∈ t
z : { x // x ∈ Ioo (-1) 1 }
hz : z ∈ Icc (h x) (h y)
⊢ ↑z ∈ t'

Tactic:
rw [← h.image_Icc] at hz

Result:
case out'.intro.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
x : ℝ
hx : x ∈ t
y : ℝ
hy : y ∈ t
z : { x // x ∈ Ioo (-1) 1 }
hz : z ∈ ⇑h '' Icc x y
⊢ ↑z ∈ t'

Proof state:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
⊢ t'.OrdConnected

Tactic:
constructor

Result:
case out'
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : C(X, ℝ)
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h : ℝ ≃o ↑(Ioo (-1) 1)
F : X →ᵇ ℝ := { toFun := Subtype.val ∘ ⇑h ∘ ⇑f, continuous_toFun := ⋯, map_bounded' := ⋯ }
t' : Set ℝ := Subtype.val ∘ ⇑h '' t
ht_sub : t' ⊆ Ioo (-1) 1
⊢ ∀ ⦃x : ℝ⦄, x ∈ t' → ∀ ⦃y : ℝ⦄, y ∈ t' → Icc x y ⊆ t'