-- 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 pos
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
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
huniform : P.IsUniform G ε
⊢ #P.parts ≤ stepBound^[i + 1] t

Tactic:
rw [iterate_succ_apply']

Result:
case pos
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
hP₄ : P.IsUniform G ε ∨ ε ^ 5 / 4 * ↑i ≤ ↑(P.energy G)
huniform : P.IsUniform G ε
⊢ #P.parts ≤ stepBound (stepBound^[i] t)

Proof state:
case inr.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
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

Tactic:
obtain hε₁ | hε₁ := le_total 1 ε

Result:
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

case inr.intro.intro.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
dum : Finpartition univ
hdum₁ : dum.IsEquipartition
hdum₂ : #dum.parts = initialBound ε l
hε₁ : ε ≤ 1
⊢ ∃ P, P.IsEquipartition ∧ l ≤ #P.parts ∧ #P.parts ≤ bound ε l ∧ P.IsUniform G ε

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)
hεl' : 100 ≤ 4 ^ #P.parts * ε ^ 5
hi : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ ∃ 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:
refine ⟨increment hP₁ G ε, increment_isEquipartition hP₁ G ε, ?_, ?_, Or.inr <| le_trans ?_ <|
  energy_increment hP₁ ((seven_le_initialBound ε l).trans hP₂) hεl' hPα huniform hε.le hε₁⟩

Result:
case neg.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
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 : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ t ≤ #(increment hP₁ G ε).parts

case neg.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
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 : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ #(increment hP₁ G ε).parts ≤ stepBound^[i + 1] t

case neg.refine_3
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 : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ ε ^ 5 / 4 * ↑(i + 1) ≤ ↑(P.energy G) + ε ^ 5 / 4

Proof state:
case neg.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
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 : ↑i ≤ 4 / ε ^ 5
hsize : #P.parts ≤ stepBound^[⌊4 / ε ^ 5⌋₊] t
hPα : #P.parts * 16 ^ #P.parts ≤ Fintype.card α
⊢ t ≤ stepBound #P.parts

Tactic:
exact hP₂.trans (le_stepBound _)

Result:
no goals

Proof state:
case 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 : Fintype.card α ≤ bound ε l
⊢ l ≤ #⊥.parts ∧ #⊥.parts ≤ bound ε l ∧ ⊥.IsUniform G ε

Tactic:
rw [card_bot, card_univ]

Result:
case 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 : Fintype.card α ≤ bound ε l
⊢ l ≤ Fintype.card α ∧ Fintype.card α ≤ bound ε l ∧ ⊥.IsUniform G ε

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
⊢ 0 < Fintype.card α

Tactic:
exact (bound_pos _ _).trans_le hα

Result:
no goals