-- Mathlib/Topology/TietzeExtension.lean
theorem exists_extension_forall_mem_of_isClosedEmbedding (f : X →ᵇ ℝ) {t : Set ℝ} {e : X → Y}
    [hs : OrdConnected t] (hf : ∀ x, f x ∈ t) (hne : t.Nonempty) (he : IsClosedEmbedding e) :
    ∃ g : Y →ᵇ ℝ, (∀ y, g y ∈ t) ∧ g ∘ e = f

Proof state:
case inr
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
rcases exists_extension_forall_exists_le_ge_of_isClosedEmbedding f he with ⟨g, hg, hgf⟩

Result:
case inr.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Proof state:
case inr.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
y : Y
⊢ g y ∈ t

Tactic:
rcases hg y with ⟨xl, xu, h⟩

Result:
case inr.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
y : Y
xl xu : X
h : g y ∈ Icc (f xl) (f xu)
⊢ g y ∈ t

Proof state:
case inl.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : IsEmpty X
c : ℝ
hc : c ∈ t
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
exact ⟨const Y c, fun _ => hc, funext fun x => isEmptyElim x⟩

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.intro.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
y : Y
xl xu : X
h : g y ∈ Icc (f xl) (f xu)
⊢ g y ∈ t

Tactic:
exact hs.out (hf _) (hf _) h

Result:
no goals

Proof state:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
cases isEmpty_or_nonempty X

Result:
case inl
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : IsEmpty X
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

case inr
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Proof state:
case inl
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : IsEmpty X
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
rcases hne with ⟨c, hc⟩

Result:
case inl.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : IsEmpty X
c : ℝ
hc : c ∈ t
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Proof state:
case inr.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
⊢ ∃ g, (∀ (y : Y), g y ∈ t) ∧ ⇑g ∘ e = ⇑f

Tactic:
refine ⟨g, fun y => ?_, hgf⟩

Result:
case inr.intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace X
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : NormalSpace Y
f : X →ᵇ ℝ
t : Set ℝ
e : X → Y
hs : t.OrdConnected
hf : ∀ (x : X), f x ∈ t
hne : t.Nonempty
he : IsClosedEmbedding e
h✝ : Nonempty X
g : Y →ᵇ ℝ
hg : ∀ (y : Y), ∃ x₁ x₂, g y ∈ Icc (f x₁) (f x₂)
hgf : ⇑g ∘ e = ⇑f
y : Y
⊢ g y ∈ t