-- Mathlib/CategoryTheory/Extensive.lean
theorem finitaryExtensive_iff_of_isTerminal (C : Type u) [Category.{v} C] [HasFiniteCoproducts C]
    [HasPullbacksOfInclusions C]
    (T : C) (HT : IsTerminal T) (c₀ : BinaryCofan T T) (hc₀ : IsColimit c₀) :
    FinitaryExtensive C ↔ IsVanKampenColimit c₀

Proof state:
case van_kampen'.mk.intro
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
d : c.pt ⟶ ((Functor.const (Discrete WalkingPair)).obj c₀.pt).obj { as := WalkingPair.left }
hd : c.inl ≫ d = HT.from X ≫ c₀.inl
hd' : c.inr ≫ d = HT.from Y ≫ c₀.inr
⊢ Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr

Tactic:
rw [H c' (αX ≫ HT.from _) (αY ≫ HT.from _) (f ≫ d) (by rw [← reassoc_of% hX, hd, Category.assoc])
    (by rw [← reassoc_of% hY, hd', Category.assoc])]

Result:
case van_kampen'.mk.intro
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
d : c.pt ⟶ ((Functor.const (Discrete WalkingPair)).obj c₀.pt).obj { as := WalkingPair.left }
hd : c.inl ≫ d = HT.from X ≫ c₀.inl
hd' : c.inr ≫ d = HT.from Y ≫ c₀.inr
⊢ IsPullback c'.inl (αX ≫ HT.from X) (f ≫ d) c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr (αY ≫ HT.from Y) (f ≫ d) c₀.inr ↔
    IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr

Proof state:
case van_kampen'.mk.intro
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
d : c.pt ⟶ ((Functor.const (Discrete WalkingPair)).obj c₀.pt).obj { as := WalkingPair.left }
hd : c.inl ≫ d = HT.from X ≫ c₀.inl
hd' : c.inr ≫ d = HT.from Y ≫ c₀.inr
⊢ IsPullback c'.inl (αX ≫ HT.from X) (f ≫ d) c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr (αY ≫ HT.from Y) (f ≫ d) c₀.inr ↔
    IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr

Tactic:
obtain ⟨hl, hr⟩ := (H c (HT.from _) (HT.from _) d hd.symm hd'.symm).mp ⟨hc⟩

Result:
case van_kampen'.mk.intro.intro
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
d : c.pt ⟶ ((Functor.const (Discrete WalkingPair)).obj c₀.pt).obj { as := WalkingPair.left }
hd : c.inl ≫ d = HT.from X ≫ c₀.inl
hd' : c.inr ≫ d = HT.from Y ≫ c₀.inr
hl : IsPullback c.inl (HT.from X) d c₀.inl
hr : IsPullback c.inr (HT.from Y) d c₀.inr
⊢ IsPullback c'.inl (αX ≫ HT.from X) (f ≫ d) c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr (αY ≫ HT.from Y) (f ≫ d) c₀.inr ↔
    IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr

Proof state:
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
d : c.pt ⟶ ((Functor.const (Discrete WalkingPair)).obj c₀.pt).obj { as := WalkingPair.left }
hd : c.inl ≫ d = HT.from X ≫ c₀.inl
hd' : c.inr ≫ d = HT.from Y ≫ c₀.inr
⊢ (αY ≫ HT.from Y) ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f ≫ d

Tactic:
rw [← reassoc_of% hY, hd', Category.assoc]

Result:
no goals

Proof state:
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H : IsVanKampenColimit c₀
⊢ FinitaryExtensive C

Tactic:
constructor

Result:
case van_kampen'
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H : IsVanKampenColimit c₀
⊢ ∀ {X Y : C} (c : BinaryCofan X Y), IsColimit c → IsVanKampenColimit c

Proof state:
case van_kampen'
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
⊢ ∀ {X Y : C} (c : BinaryCofan X Y),
    IsColimit c →
      ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ X) (αY : Y' ⟶ Y) (f : c'.pt ⟶ c.pt),
        αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f →
          αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f →
            (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr)

Tactic:
intro X Y c hc X' Y' c' αX αY f hX hY

Result:
case van_kampen'
C : Type u
inst✝² : Category.{v, u} C
inst✝¹ : HasFiniteCoproducts C
inst✝ : HasPullbacksOfInclusions C
T : C
HT : IsTerminal T
c₀ : BinaryCofan T T
hc₀ : IsColimit c₀
H :
  ∀ {X' Y' : C} (c' : BinaryCofan X' Y') (αX : X' ⟶ T) (αY : Y' ⟶ T) (f : c'.pt ⟶ c₀.pt),
    αX ≫ c₀.inl = c'.inl ≫ f →
      αY ≫ c₀.inr = c'.inr ≫ f →
        (Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c₀.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c₀.inr)
X Y : C
c : BinaryCofan X Y
hc : IsColimit c
X' Y' : C
c' : BinaryCofan X' Y'
αX : X' ⟶ X
αY : Y' ⟶ Y
f : c'.pt ⟶ c.pt
hX : αX ≫ c.inl = c'.inl ≫ f
hY : αY ≫ c.inr = c'.inr ≫ f
⊢ Nonempty (IsColimit c') ↔ IsPullback c'.inl αX f c.inl ∧ IsPullback c'.inr αY f c.inr