-- Mathlib/Algebra/ContinuedFractions/Computation/CorrectnessTerminating.lean
theorem compExactValue_correctness_of_stream_eq_some :
    ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n →
      v = compExactValue ((of v).contsAux n) ((of v).contsAux <| n + 1) ifp_n.fr

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
ppA : K := ppconts.a
ppB : K := ppconts.b
pA : K := pconts.a
pB : K := pconts.b
this : compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = (ppA + ifp_n.fr⁻¹ * pA) / (ppB + ifp_n.fr⁻¹ * pB)
tmp_calc : (↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ * pA + ppA) / Int.fract ifp_n.fr⁻¹ + pA = (pA * ifp_n.fr⁻¹ + ppA) / Int.fract ifp_n.fr⁻¹
tmp_calc' : (↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ * pB + ppB) / Int.fract ifp_n.fr⁻¹ + pB = (pB * ifp_n.fr⁻¹ + ppB) / Int.fract ifp_n.fr⁻¹
f : K := Int.fract (1 / ifp_n.fr)
f_ne_zero : f ≠ 0
⊢ (ppA + ifp_n.fr⁻¹ * pA) / (ppB + ifp_n.fr⁻¹ * pB) = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr

Tactic:
rw [inv_eq_one_div] at tmp_calc tmp_calc'

Result:
case succ.intro.intro.intro.inr.intro.intro.intro.refl.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹)
ifp_succ_n_fr_ne_zero : (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr ≠ 0
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
ppA : K := ppconts.a
ppB : K := ppconts.b
pA : K := pconts.a
pB : K := pconts.b
this : compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr = (ppA + ifp_n.fr⁻¹ * pA) / (ppB + ifp_n.fr⁻¹ * pB)
tmp_calc :
  (↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pA + ppA) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) + pA = (pA * (1 / ifp_n.fr) + ppA) / Int.fract (1 / ifp_n.fr)
tmp_calc' :
  (↑⌊1 / ifp_n.fr⌋ * pB + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr) + pB = (pB * (1 / ifp_n.fr) + ppB) / Int.fract (1 / ifp_n.fr)
f : K := Int.fract (1 / ifp_n.fr)
f_ne_zero : f ≠ 0
⊢ (ppA + ifp_n.fr⁻¹ * pA) / (ppB + ifp_n.fr⁻¹ * pB) = compExactValue pconts conts (IntFractPair.of ifp_n.fr⁻¹).fr

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.inl.intro.intro.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_succ_n : IntFractPair K
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_succ_n
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_succ_n_fr_eq_zero : ifp_succ_n.fr = 0
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_inv_eq_floor : ifp_n.fr⁻¹ = ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋
⊢ v = conts.a / conts.b

Tactic:
have s_nth_eq : g.s.get? n = some ⟨1, ⌊ifp_n.fr⁻¹⌋⟩ :=
  get?_of_eq_some_of_get?_intFractPair_stream_fr_ne_zero nth_stream_eq nth_fract_ne_zero

Result:
case succ.intro.intro.intro.inl.intro.intro.refl
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_succ_n : IntFractPair K
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_succ_n
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_succ_n_fr_eq_zero : ifp_succ_n.fr = 0
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_inv_eq_floor : ifp_n.fr⁻¹ = ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋ }
⊢ v = conts.a / conts.b

Proof state:
case zero
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
ifp_zero : IntFractPair K
stream_zero_eq : IntFractPair.stream v 0 = some ifp_zero
⊢ v = compExactValue ((of v).contsAux 0) ((of v).contsAux (0 + 1)) ifp_zero.fr

Tactic:
obtain rfl : IntFractPair.of v = ifp_zero := by
  have : IntFractPair.stream v 0 = some (IntFractPair.of v) := rfl
  simpa only [this, Option.some.injEq] using stream_zero_eq

Result:
case zero
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
stream_zero_eq : IntFractPair.stream v 0 = some (IntFractPair.of v)
⊢ v = compExactValue ((of v).contsAux 0) ((of v).contsAux (0 + 1)) (IntFractPair.of v).fr

Proof state:
case succ
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
IH :
  ∀ {ifp_n : IntFractPair K},
    IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ((of v).contsAux n) ((of v).contsAux (n + 1)) ifp_n.fr
⊢ ∀ {ifp_n : IntFractPair K},
    IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_n →
      v = compExactValue ((of v).contsAux (n + 1)) ((of v).contsAux (n + 1 + 1)) ifp_n.fr

Tactic:
intro ifp_succ_n succ_nth_stream_eq

Result:
case succ
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
IH :
  ∀ {ifp_n : IntFractPair K},
    IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ((of v).contsAux n) ((of v).contsAux (n + 1)) ifp_n.fr
ifp_succ_n : IntFractPair K
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_succ_n
⊢ v = compExactValue ((of v).contsAux (n + 1)) ((of v).contsAux (n + 1 + 1)) ifp_succ_n.fr

Proof state:
K : Type u_1
inst✝¹ : LinearOrderedField K
v : K
n✝ : ℕ
inst✝ : FloorRing K
g : GenContFract K := of v
n : ℕ
ifp_succ_n : IntFractPair K
succ_nth_stream_eq : IntFractPair.stream v (n + 1) = some ifp_succ_n
ifp_n : IntFractPair K
nth_stream_eq : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
nth_fract_ne_zero : ifp_n.fr ≠ 0
conts : Pair K := g.contsAux (n + 2)
pconts : Pair K := g.contsAux (n + 1)
pconts_eq : pconts = g.contsAux (n + 1)
ppconts : Pair K := g.contsAux n
IH : ∀ {ifp_n : IntFractPair K}, IntFractPair.stream v n = some ifp_n → v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
ppconts_eq : ppconts = g.contsAux n
ifp_succ_n_fr_eq_zero : ifp_succ_n.fr = 0
nth_stream_eq' : IntFractPair.stream v n = some ifp_n
ifp_n_fract_inv_eq_floor : ifp_n.fr⁻¹ = ↑⌊ifp_n.fr⁻¹⌋
s_nth_eq : g.s.get? n = some { a := 1, b := ifp_n.fr⁻¹ }
this : v = compExactValue ppconts pconts ifp_n.fr
⊢ v = conts.a / conts.b

Tactic:
simpa [conts, contsAux, s_nth_eq, compExactValue, nth_fract_ne_zero] using this

Result:
no goals