-- Mathlib/CategoryTheory/MorphismProperty/Representable.lean
/-- Given a morphism property `P` which respects isomorphisms, then to show that a morphism
`f : X ⟶ Y` satisfies `P.relative` it suffices to show that:
* The morphism is representable.
* For any morphism `g : F.obj a ⟶ G`, the property `P` holds for *some* represented pullback
of `f` by `g`. -/
lemma relative.of_exists [F.Faithful] [F.Full] [P.RespectsIso] {f : X ⟶ Y}
    (h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ (b : C) (fst : F.obj b ⟶ X) (snd : b ⟶ a)
      (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd) : P.relative F f

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ P snd

Tactic:
refine (P.arrow_mk_iso_iff ?_).2 H

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ Arrow.mk snd ≅ Arrow.mk g_snd

Proof state:
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ F.map ((F.preimageIso (IsPullback.isoIsPullback X (F.obj a) h BC)).hom ≫ (Arrow.mk g_snd).hom) =
    F.map ((Arrow.mk snd).hom ≫ (Iso.refl (Arrow.mk snd).right).hom)

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
⊢ P snd

Tactic:
obtain ⟨c, g_fst, g_snd, BC, H⟩ := h₀ g

Result:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ P snd

Proof state:
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
⊢ relative F P f

Tactic:
refine ⟨fun a g ↦ ?_, fun a b g fst snd h ↦ ?_⟩

Result:
case refine_1
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a : C
g : F.obj a ⟶ Y
⊢ ∃ b snd fst, IsPullback fst (F.map snd) f g

case refine_2
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
⊢ P snd

Proof state:
case refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ Arrow.mk snd ≅ Arrow.mk g_snd

Tactic:
exact Arrow.isoMk (F.preimageIso (h.isoIsPullback X (F.obj a) BC)) (Iso.refl _)
  (F.map_injective (by simp))

Result:
no goals

Proof state:
case refine_1
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a : C
g : F.obj a ⟶ Y
⊢ ∃ b snd fst, IsPullback fst (F.map snd) f g

case refine_2
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
⊢ P snd

Tactic:
all_goals obtain ⟨c, g_fst, g_snd, BC, H⟩ := h₀ g

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a : C
g : F.obj a ⟶ Y
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ ∃ b snd fst, IsPullback fst (F.map snd) f g

case refine_2.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a b : C
g : F.obj a ⟶ Y
fst : F.obj b ⟶ X
snd : b ⟶ a
h : IsPullback fst (F.map snd) f g
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ P snd

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro
C : Type u₁
inst✝⁴ : Category.{v₁, u₁} C
D : Type u₂
inst✝³ : Category.{v₂, u₂} D
F : C ⥤ D
X Y : D
P : MorphismProperty C
inst✝² : F.Faithful
inst✝¹ : F.Full
inst✝ : P.RespectsIso
f : X ⟶ Y
h₀ : ∀ ⦃a : C⦄ (g : F.obj a ⟶ Y), ∃ b fst snd, ∃ (_ : IsPullback fst (F.map snd) f g), P snd
a : C
g : F.obj a ⟶ Y
c : C
g_fst : F.obj c ⟶ X
g_snd : c ⟶ a
BC : IsPullback g_fst (F.map g_snd) f g
H : P g_snd
⊢ ∃ b snd fst, IsPullback fst (F.map snd) f g

Tactic:
refine ⟨c, g_snd, g_fst, BC⟩

Result:
no goals