-- Mathlib/Topology/Category/Profinite/CofilteredLimit.lean
theorem exists_locallyConstant {α : Type*} (hC : IsLimit C) (f : LocallyConstant C.pt α) :
    ∃ (j : J) (g : LocallyConstant (F.obj j) α), f = g.comap (C.π.app _).hom

Proof state:
case inl
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
h : ∀ (x : J), Nonempty ↑(F.obj x).toTop
this✝¹ : ∀ (j : J), Nonempty ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this✝ : ∀ (j : J), T2Space ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this : ∀ (j : J), CompactSpace ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
cond : Nonempty ↑(TopCat.limitCone (F ⋙ toTopCat)).pt
D : Cone (F ⋙ toTopCat) := toTopCat.mapCone C
⊢ Nonempty ↑C.pt.toTop

Tactic:
have hD : IsLimit D := isLimitOfPreserves Profinite.toTopCat hC

Result:
case inl
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
h : ∀ (x : J), Nonempty ↑(F.obj x).toTop
this✝¹ : ∀ (j : J), Nonempty ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this✝ : ∀ (j : J), T2Space ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this : ∀ (j : J), CompactSpace ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
cond : Nonempty ↑(TopCat.limitCone (F ⋙ toTopCat)).pt
D : Cone (F ⋙ toTopCat) := toTopCat.mapCone C
hD : IsLimit D
⊢ Nonempty ↑C.pt.toTop

Proof state:
case inl
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
h : ∀ (x : J), Nonempty ↑(F.obj x).toTop
this✝¹ : ∀ (j : J), Nonempty ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this✝ : ∀ (j : J), T2Space ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this : ∀ (j : J), CompactSpace ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
cond : Nonempty ↑(TopCat.limitCone (F ⋙ toTopCat)).pt
⊢ Nonempty ↑C.pt.toTop

Tactic:
let D := Profinite.toTopCat.mapCone C

Result:
case inl
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
h : ∀ (x : J), Nonempty ↑(F.obj x).toTop
this✝¹ : ∀ (j : J), Nonempty ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this✝ : ∀ (j : J), T2Space ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
this : ∀ (j : J), CompactSpace ↑((F ⋙ toTopCat).obj j)
cond : Nonempty ↑(TopCat.limitCone (F ⋙ toTopCat)).pt
D : Cone (F ⋙ toTopCat) := toTopCat.mapCone C
⊢ Nonempty ↑C.pt.toTop

Proof state:
case refine_1
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
A : Set α
⊢ IsOpen ((fun a => hj.elim a) ⁻¹' A)

Tactic:
suffices (fun a ↦ IsEmpty.elim hj a) ⁻¹' A = ∅ by
  rw [this]
  exact isOpen_empty

Result:
case refine_1
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
A : Set α
⊢ (fun a => hj.elim a) ⁻¹' A = ∅

Proof state:
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
⊢ ∃ j g, f = LocallyConstant.comap (TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) g

Tactic:
let ff : S → α := f.lift

Result:
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
⊢ ∃ j g, f = LocallyConstant.comap (TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) g

Proof state:
case refine_1
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
A : Set α
⊢ (fun a => hj.elim a) ⁻¹' A = ∅

Tactic:
exact @Set.eq_empty_of_isEmpty _ hj _

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
⊢ f = LocallyConstant.comap (TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) { toFun := fun a => hj.elim a, isLocallyConstant := ⋯ }

Tactic:
ext x

Result:
case refine_2.h
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
x : ↑C.pt.toTop
⊢ f x = (LocallyConstant.comap (TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) { toFun := fun a => hj.elim a, isLocallyConstant := ⋯ }) x

Proof state:
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : IsEmpty (Quotient S.toSetoid)
this✝ : ∃ j, IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
j : J
hj : IsEmpty ↑(F.obj j).toTop
A : Set α
this : (fun a => hj.elim a) ⁻¹' A = ∅
⊢ IsOpen ∅

Tactic:
exact isOpen_empty

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.intro.h
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : Nonempty (Quotient S.toSetoid)
f' : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) (Quotient S.toSetoid) := { toFun := S.proj, isLocallyConstant := ⋯ }
j : J
g' : LocallyConstant (↑(F.obj j).toTop) (Quotient S.toSetoid)
t : ↑C.pt.toTop
hj : f' t = g' ((TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) t)
⊢ f t = ff (g' ((TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) t))

Tactic:
rw [← hj]

Result:
case inr.intro.intro.h
J : Type v
inst✝¹ : SmallCategory J
inst✝ : IsCofiltered J
F : J ⥤ Profinite
C : Cone F
α : Type u_1
hC : IsLimit C
f : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) α
S : DiscreteQuotient ↑C.pt.toTop := f.discreteQuotient
ff : Quotient S.toSetoid → α := ⇑f.lift
h✝ : Nonempty (Quotient S.toSetoid)
f' : LocallyConstant (↑C.pt.toTop) (Quotient S.toSetoid) := { toFun := S.proj, isLocallyConstant := ⋯ }
j : J
g' : LocallyConstant (↑(F.obj j).toTop) (Quotient S.toSetoid)
t : ↑C.pt.toTop
hj : f' t = g' ((TopCat.Hom.hom (C.π.app j)) t)
⊢ f t = ff (f' t)