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theorem MonovaryOn.sum_smul_comp_perm_eq_sum_smul_iff (hfg : MonovaryOn f g s)
    (hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ s) :
    ∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i ↔ MonovaryOn f (g ∘ σ) s

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
⊢ ¬∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i

Tactic:
set τ : Perm ι := (Equiv.swap x y).trans σ

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
⊢ ¬∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
hxy : x ≠ y
z : ι
hz : z ∈ (s.erase x).erase y
⊢ f z • g (σ z) = f z • g (σ ((Equiv.swap x y) z))

Tactic:
simp_rw [mem_erase] at hz

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
hxy : x ≠ y
z : ι
hz : z ≠ y ∧ z ≠ x ∧ z ∈ s
⊢ f z • g (σ z) = f z • g (σ ((Equiv.swap x y) z))

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
⊢ ¬∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i

Tactic:
have hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ s := by
  refine (set_support_mul_subset σ <| swap x y).trans (Set.union_subset hσ fun z hz ↦ ?_)
  obtain ⟨_, rfl | rfl⟩ := swap_apply_ne_self_iff.1 hz <;> assumption

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
⊢ ¬∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
hxy : x ≠ y
⊢ ∑ i ∈ (s.erase x).erase y, f i • g (σ i) + (f y • g (σ y) + f x • g (σ x)) <
    ∑ x_1 ∈ (s.erase x).erase y, f x_1 • g (σ ((Equiv.swap x y) x_1)) + (f y • g (σ x) + f x • g (σ y))

Tactic:
refine add_lt_add_of_le_of_lt (Finset.sum_congr rfl fun z hz ↦ ?_).le
  (smul_add_smul_lt_smul_add_smul hfxy hgxy)

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
hxy : x ≠ y
z : ι
hz : z ∈ (s.erase x).erase y
⊢ f z • g (σ z) = f z • g (σ ((Equiv.swap x y) z))

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
⊢ ∑ i ∈ s, f i • g (σ i) < ∑ i ∈ s, f i • g (τ i)

Tactic:
obtain rfl | hxy := eq_or_ne x y

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inl
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx hy : x ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) x
hfxy : f x < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x x) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
⊢ ∑ i ∈ s, f i • g (σ i) < ∑ i ∈ s, f i • g (τ i)

case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro.inr
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
hxy : x ≠ y
⊢ ∑ i ∈ s, f i • g (σ i) < ∑ i ∈ s, f i • g (τ i)

Proof state:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
⊢ ¬∑ i ∈ s, f i • g (σ i) = ∑ i ∈ s, f i • g i

Tactic:
refine ((hfg.sum_smul_comp_perm_le_sum_smul hτs).trans_lt' ?_).ne

Result:
case refine_1.intro.intro.intro.intro.intro
ι : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
inst✝⁴ : LinearOrderedSemiring α
inst✝³ : ExistsAddOfLE α
inst✝² : LinearOrderedCancelAddCommMonoid β
inst✝¹ : Module α β
inst✝ : PosSMulStrictMono α β
s : Finset ι
σ : Perm ι
f : ι → α
g : ι → β
hfg : MonovaryOn f g ↑s
hσ : {x | σ x ≠ x} ⊆ ↑s
x : ι
hx : x ∈ ↑s
y : ι
hy : y ∈ ↑s
hgxy : (g ∘ ⇑σ) x < (g ∘ ⇑σ) y
hfxy : f y < f x
τ : Perm ι := Equiv.trans (Equiv.swap x y) σ
hτs : {x | τ x ≠ x} ⊆ ↑s
⊢ ∑ i ∈ s, f i • g (σ i) < ∑ i ∈ s, f i • g (τ i)