-- Mathlib/Dynamics/Ergodic/Conservative.lean
theorem iterate (hf : Conservative f μ) (n : ℕ) : Conservative f^[n] μ

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
⊢ Conservative f^[n] μ

Tactic:
rcases n with - | n

Result:
case zero
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
⊢ Conservative f^[0] μ

case succ
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
⊢ Conservative f^[n + 1] μ

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ k ≤ l

Tactic:
exact hkl.le

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : l ≤ k
hm : m = 0
⊢ False

Tactic:
exact this.not_lt hkl

Result:
no goals

Proof state:
case H
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
⊢ n + 1 ∣ l - k

Tactic:
exact (Nat.modEq_iff_dvd' hkl.le).1 hn

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
hm : m = 0
⊢ False

Tactic:
rw [hm, mul_zero, eq_comm, tsub_eq_zero_iff_le] at this

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : l ≤ k
hm : m = 0
⊢ False

Proof state:
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
⊢ (n + 1) * m = l - k

Tactic:
apply Nat.mul_div_cancel'

Result:
case H
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
⊢ n + 1 ∣ l - k

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
⊢ ∃ x ∈ s, ∃ m, m ≠ 0 ∧ f^[n + 1]^[m] x ∈ s

Tactic:
set m := (l - k) / (n + 1)

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
⊢ ∃ x ∈ s, ∃ m, m ≠ 0 ∧ f^[n + 1]^[m] x ∈ s

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ m ≠ 0

Tactic:
intro hm

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
hm : m = 0
⊢ False

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
⊢ ∃ x ∈ s, ∃ m, m ≠ 0 ∧ f^[n + 1]^[m] x ∈ s

Tactic:
have : (n + 1) * m = l - k := by
  apply Nat.mul_div_cancel'
  exact (Nat.modEq_iff_dvd' hkl.le).1 hn

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ ∃ x ∈ s, ∃ m, m ≠ 0 ∧ f^[n + 1]^[m] x ∈ s

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ ∃ x ∈ s, ∃ m, m ≠ 0 ∧ f^[n + 1]^[m] x ∈ s

Tactic:
refine ⟨f^[k] x, hk, m, ?_, ?_⟩

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ m ≠ 0

case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.refine_2
α : Type u_1
inst✝ : MeasurableSpace α
f : α → α
μ : Measure α
hf : Conservative f μ
n : ℕ
s : Set α
hs : MeasurableSet s
hs0 : μ s ≠ 0
x : α
left✝ : x ∈ s
hx : {n | f^[n] x ∈ s}.Infinite
k : ℕ
hk : k ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
l : ℕ
hl : l ∈ {n | f^[n] x ∈ s}
hkl : k < l
hn : k ≡ l [MOD n.succ]
m : ℕ := (l - k) / (n + 1)
this : (n + 1) * m = l - k
⊢ f^[n + 1]^[m] (f^[k] x) ∈ s