-- Mathlib/FieldTheory/Extension.lean
theorem union_isExtendible [alg : Algebra.IsAlgebraic F E]
    [Nonempty c] (hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible) :
    (union c hc).IsExtendible := fun S ↦ by
  let Ω := adjoin F (S : Set E) →ₐ[F] K
  have ⟨ω, hω⟩ : ∃ ω : Ω, ∀ π : c, ∃ θ ≥ π.1, ⟨_, ω⟩ ≤ θ ∧ θ.carrier = π.1.1 ⊔ adjoin F S

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = (↑π).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) (Set.range θ)
⊢ ∃ τ ≥ union c hc, ↑S ⊆ ↑τ.carrier

Tactic:
refine ⟨union _ this, le_of_carrier_le_iSup (fun π ↦ le_union c hc π.2)
  (fun π ↦ (ge π).trans <| le_union _ _ ⟨_, rfl⟩) (carrier_union _ _).le, ?_⟩

Result:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = (↑π).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) (Set.range θ)
⊢ ↑S ⊆ ↑(union (Set.range θ) this).carrier

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
θ : Lifts F E K
hθπ : θ ≥ ↑π₀
hθ : adjoin F ↑S ≤ θ.carrier
⊢ False

Tactic:
let θ₀ := θ.emb.comp (inclusion hθ)

Result:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : FiniteDimensional F ↥(adjoin F ↑S)
π₀ : { a // a ∈ c }
hπ₀ : ∀ (i : Ω), ↑(π i) ≤ ↑π₀
θ : Lifts F E K
hθπ : θ ≥ ↑π₀
hθ : adjoin F ↑S ≤ θ.carrier
θ₀ : ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K := θ.emb.comp (inclusion hθ)
⊢ False

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
this : ∀ (ω : Ω), ∃ π, ∀ θ ≥ ↑π, { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑π).carrier ⊔ adjoin F ↑S
⊢ False

Tactic:
choose π hπ using this

Result:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
π : Ω → ↑c
hπ : ∀ (ω : Ω), ∀ θ ≥ ↑(π ω), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ → θ.carrier ≠ (↑(π ω)).carrier ⊔ adjoin F ↑S
⊢ False

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = (↑π).carrier ⊔ adjoin F ↑S
this : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) (Set.range θ)
⊢ ↑S ⊆ ↑(⨆ i, (↑i).carrier ⊔ adjoin F ↑S)

Tactic:
exact (subset_adjoin _ _).trans (SetLike.coe_subset_coe.mpr <|
  le_sup_right.trans <| le_iSup_of_le (Classical.arbitrary _) le_rfl)

Result:
no goals

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
⊢ (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) (θ π₁) (θ π₂) ∨ (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) (θ π₂) (θ π₁)

Tactic:
refine .inl (le_iff.mpr ⟨?_, algHom_ext_of_eq_adjoin _ (eq _) ?_⟩)

Result:
case refine_1
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
⊢ (θ π₁).carrier ≤ (θ π₂).carrier

case refine_2
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : Field E
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : Algebra F K
c : Set (Lifts F E K)
hc : IsChain (fun x1 x2 => x1 ≤ x2) c
alg : Algebra.IsAlgebraic F E
inst✝ : Nonempty ↑c
hext : ∀ σ ∈ c, σ.IsExtendible
S : Finset E
Ω : Type (max u_2 u_3) := ↥(adjoin F ↑S) →ₐ[F] K
ω : Ω
θ : ↑c → Lifts F E K
ge : ∀ (π : ↑c), θ π ≥ ↑π
hθ : ∀ (π : ↑c), { carrier := adjoin F ↑S, emb := ω } ≤ θ π
eq : ∀ (π : ↑c), (θ π).carrier = adjoin F (↑(↑π).carrier ∪ ↑S)
π₁ π₂ : ↑c
h : π₁ ≤ π₂
⊢ ∀ (x : E) (hx : x ∈ ↑(↑π₁).carrier ∪ ↑S), ((θ π₂).emb.comp (inclusion ?refine_1)) ⟨x, ⋯⟩ = (θ π₁).emb ⟨x, ⋯⟩