-- Mathlib/GroupTheory/Perm/Cycle/Factors.lean
theorem mem_list_cycles_iff {α : Type*} [Finite α] {l : List (Perm α)}
    (h1 : ∀ σ : Perm α, σ ∈ l → σ.IsCycle) (h2 : l.Pairwise Disjoint) {σ : Perm α} :
    σ ∈ l ↔ σ.IsCycle ∧ ∀ a, σ a ≠ a → σ a = l.prod a

Proof state:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
⊢ σ ∈ l

Tactic:
have hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x := eq_on_support_mem_disjoint hτ h2

Result:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
⊢ σ ∈ l

Proof state:
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
⊢ σ.support ⊆ l.prod.support

Tactic:
intro x hx

Result:
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
x : α
hx : x ∈ σ.support
⊢ x ∈ l.prod.support

Proof state:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
key : ∀ x ∈ σ.support ∩ τ.support, σ x = τ x
⊢ σ ∈ l

Tactic:
convert hτ

Result:
case h.e'_5
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
key : ∀ x ∈ σ.support ∩ τ.support, σ x = τ x
⊢ σ = τ

Proof state:
case intro.mpr.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
⊢ σ ∈ l

Tactic:
obtain ⟨τ, hτ, hτa⟩ := exists_mem_support_of_mem_support_prod (hσl ha)

Result:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
⊢ σ ∈ l

Proof state:
case h.e'_5
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
key : ∀ x ∈ σ.support ∩ τ.support, σ x = τ x
⊢ σ a = τ a

Tactic:
exact key a (mem_inter_of_mem ha hτa)

Result:
no goals

Proof state:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
⊢ σ ∈ l

Tactic:
have key : ∀ x ∈ σ.support ∩ τ.support, σ x = τ x := by
  intro x hx
  rw [h x (mem_support.mp (mem_of_mem_inter_left hx)), hτl x (mem_of_mem_inter_right hx)]

Result:
case intro.mpr.intro.intro.intro.intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
key : ∀ x ∈ σ.support ∩ τ.support, σ x = τ x
⊢ σ ∈ l

Proof state:
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
⊢ σ ∈ l ↔ ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a

Tactic:
cases nonempty_fintype α

Result:
case intro
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
⊢ σ ∈ l ↔ ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a

Proof state:
α : Type u_4
inst✝ : Finite α
l : List (Perm α)
h1 : ∀ σ ∈ l, σ.IsCycle
h2 : List.Pairwise Disjoint l
σ : Perm α
h3 : σ.IsCycle
val✝ : Fintype α
h : ∀ (a : α), σ a ≠ a → σ a = l.prod a
hσl : σ.support ⊆ l.prod.support
a : α
ha : a ∈ σ.support
τ : Perm α
hτ : τ ∈ l
hτa : a ∈ τ.support
hτl : ∀ x ∈ τ.support, τ x = l.prod x
x : α
hx : x ∈ σ.support ∩ τ.support
⊢ σ x = τ x

Tactic:
rw [h x (mem_support.mp (mem_of_mem_inter_left hx)), hτl x (mem_of_mem_inter_right hx)]

Result:
no goals