-- Mathlib/Topology/MetricSpace/GromovHausdorff.lean
theorem toGHSpace_eq_toGHSpace_iff_isometryEquiv {X : Type u} [MetricSpace X] [CompactSpace X]
    [Nonempty X] {Y : Type v} [MetricSpace Y] [CompactSpace Y] [Nonempty Y] :
    toGHSpace X = toGHSpace Y ↔ Nonempty (X ≃ᵢ Y) :=
  ⟨by
    simp only [toGHSpace]
    rw [Quotient.eq]
    rintro ⟨e⟩
    have I :
      (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X ≃ᵢ NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y) =
        (range (kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ range (kuratowskiEmbedding Y))

Proof state:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
⊢ ⟦NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X⟧ = ⟦NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y⟧ → Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Tactic:
rw [Quotient.eq]

Result:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
⊢ IsometryRel.setoid (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y) →
    Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Proof state:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : X ≃ᵢ Y
f : ↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ X
g : Y ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))
I :
  (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))) =
    (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y))
⊢ IsometryRel.setoid (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)

Tactic:
exact ⟨cast I ((f.trans e).trans g)⟩

Result:
no goals

Proof state:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : X ≃ᵢ Y
f : ↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ X
g : Y ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))
⊢ (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))) =
    (↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding X), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ } ≃ᵢ
      ↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding Y), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ })

Tactic:
rfl

Result:
no goals

Proof state:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
I :
  (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))
f : X ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding X))
g : ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)) ≃ᵢ Y
⊢ Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Tactic:
exact ⟨f.trans <| (cast I e).trans g⟩

Result:
no goals

Proof state:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
⊢ Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Tactic:
have I :
  (NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X ≃ᵢ NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y) =
    (range (kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ range (kuratowskiEmbedding Y)) := by
  dsimp only [NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding]; rfl

Result:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
I :
  (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))
⊢ Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Proof state:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
⊢ toGHSpace X = toGHSpace Y → Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Tactic:
simp only [toGHSpace]

Result:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
⊢ ⟦NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X⟧ = ⟦NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y⟧ → Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Proof state:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : X ≃ᵢ Y
f : ↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ X
g : Y ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))
⊢ (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))) =
    (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y))

Tactic:
dsimp only [NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding]

Result:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : X ≃ᵢ Y
f : ↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ X
g : Y ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))
⊢ (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y))) =
    (↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding X), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ } ≃ᵢ
      ↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding Y), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ })

Proof state:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
⊢ (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))

Tactic:
dsimp only [NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding]

Result:
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
⊢ (↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding X), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ } ≃ᵢ
      ↥{ carrier := range (kuratowskiEmbedding Y), isCompact' := ⋯, nonempty' := ⋯ }) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))

Proof state:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
I :
  (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))
⊢ Nonempty (X ≃ᵢ Y)

Tactic:
have f := (kuratowskiEmbedding.isometry X).isometryEquivOnRange

Result:
case intro
X : Type u
inst✝⁵ : MetricSpace X
inst✝⁴ : CompactSpace X
inst✝³ : Nonempty X
Y : Type v
inst✝² : MetricSpace Y
inst✝¹ : CompactSpace Y
inst✝ : Nonempty Y
e : ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)
I :
  (↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding X) ≃ᵢ ↥(NonemptyCompacts.kuratowskiEmbedding Y)) =
    (↑(range (kuratowskiEmbedding X)) ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding Y)))
f : X ≃ᵢ ↑(range (kuratowskiEmbedding X))
⊢ Nonempty (X ≃ᵢ Y)