-- Mathlib/GroupTheory/CoprodI.lean
theorem _root_.FreeGroup.injective_lift_of_ping_pong : Function.Injective (FreeGroup.lift a)

Proof state:
case hpp
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
⊢ ∀ (b : ℤ), FreeGroup.freeGroupUnitEquivInt.symm b ≠ 1 → (f i) (FreeGroup.freeGroupUnitEquivInt.symm b) • X' j ⊆ X' i

Tactic:
intro n hne1

Result:
case hpp
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n : ℤ
hne1 : FreeGroup.freeGroupUnitEquivInt.symm n ≠ 1
⊢ (f i) (FreeGroup.freeGroupUnitEquivInt.symm n) • X' j ⊆ X' i

Proof state:
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
⊢ Function.Injective ⇑(FreeGroup.lift a)

Tactic:
have : FreeGroup.lift a =
    (CoprodI.lift fun i => FreeGroup.lift fun _ => a i).comp
      (@freeGroupEquivCoprodI ι).toMonoidHom := by
  ext i
  simp

Result:
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
this : FreeGroup.lift a = (lift fun i => FreeGroup.lift fun x => a i).comp freeGroupEquivCoprodI.toMonoidHom
⊢ Function.Injective ⇑(FreeGroup.lift a)

Proof state:
case hpp.inr
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n : ℤ
hnne0 : n ≠ 0
hgt : n < 0
⊢ a i ^ n • (X j ∪ Y j) ⊆ X i ∪ Y i

Tactic:
have h1n : n ≤ -1 := by
  apply Int.le_of_lt_add_one
  simpa using hgt

Result:
case hpp.inr
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n : ℤ
hnne0 : n ≠ 0
hgt : n < 0
h1n : n ≤ -1
⊢ a i ^ n • (X j ∪ Y j) ⊆ X i ∪ Y i

Proof state:
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n✝ : ℤ
h1n : 1 ≤ n✝
n : ℤ
_hle : 1 ≤ n
hi : a i ^ n • (Y i)ᶜ ⊆ X i
⊢ a i ^ (n + 1) • (Y i)ᶜ = (a i ^ n * a i) • (Y i)ᶜ

Tactic:
rw [zpow_add, zpow_one]

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n✝ : ℤ
hnne0 : n✝ ≠ 0
hgt : n✝ < 0
h1n : n✝ ≤ -1
n : ℤ
a✝ : n ≤ -1
hi : a i ^ n • (X i)ᶜ ⊆ Y i
⊢ a i ^ (n - 1) • (X i)ᶜ ⊆ Y i

Tactic:
calc
  a i ^ (n - 1) • (X i)ᶜ = (a i ^ n * (a i)⁻¹) • (X i)ᶜ := by rw [zpow_sub, zpow_one]
  _ = a i ^ n • (a i)⁻¹ • (X i)ᶜ := MulAction.mul_smul _ _ _
  _ ⊆ a i ^ n • Y i := smul_set_mono <| hY i
  _ ⊆ a i ^ n • (X i)ᶜ := smul_set_mono (hXYdisj i i).symm.subset_compl_right
  _ ⊆ Y i := hi

Result:
no goals

Proof state:
case H
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n : ℤ
hnne0 : n ≠ 0
hgt : n < 0
⊢ n < -1 + 1

Tactic:
simpa using hgt

Result:
no goals

Proof state:
case hXnonempty
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
⊢ ∀ (i : ι), (X' i).Nonempty

Tactic:
exact fun i => Set.Nonempty.inl (hXnonempty i)

Result:
no goals

Proof state:
case refine_1
ι : Type u_1
inst✝² : Nontrivial ι
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
a : ι → G
α : Type u_4
inst✝ : MulAction G α
X Y : ι → Set α
hXnonempty : ∀ (i : ι), (X i).Nonempty
hXdisj : Pairwise (Disjoint on X)
hYdisj : Pairwise (Disjoint on Y)
hXYdisj : ∀ (i j : ι), Disjoint (X i) (Y j)
hX : ∀ (i : ι), a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i
hY : ∀ (i : ι), a⁻¹ i • (X i)ᶜ ⊆ Y i
H : ι → Type := fun _i => FreeGroup Unit
f : (i : ι) → H i →* G := fun i => FreeGroup.lift fun x => a i
X' : ι → Set α := fun i => X i ∪ Y i
i j : ι
hij : i ≠ j
n : ℤ
h1n : 1 ≤ n
⊢ a i • (Y i)ᶜ ⊆ X i

Tactic:
exact hX i

Result:
no goals