-- Mathlib/GroupTheory/Perm/Cycle/PossibleTypes.lean
theorem Equiv.Perm.exists_with_cycleType_iff {m : Multiset ℕ} :
    (∃ g : Equiv.Perm α, g.cycleType = m) ↔
      (m.sum ≤ Fintype.card α ∧ ∀ a ∈ m, 2 ≤ a)

Proof state:
case h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ List.map ((Finset.card ∘ support) ∘ fun l => l.formPerm) p = List.map List.length p

Tactic:
apply List.map_congr_left

Result:
case h.h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ ∀ a ∈ p, ((Finset.card ∘ support) ∘ fun l => l.formPerm) a = a.length

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ 2 ≤ x.length

Tactic:
apply h2c x.length

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ x.length ∈ m

Proof state:
case h.h1.intro.intro
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ x.formPerm.IsCycle

Tactic:
have hx_nodup : x.Nodup := hp_nodup x hx

Result:
case h.h1.intro.intro
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
hx_nodup : x.Nodup
⊢ x.formPerm.IsCycle

Proof state:
case h.h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ ∀ (x_1 : α), x ≠ [x_1]

Tactic:
intro a h

Result:
case h.h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
a : α
h : x = [a]
⊢ False

Proof state:
case h.h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
a : α
h : x = [a]
⊢ Nat.succ 1 ≤ x.length

Tactic:
exact hp2 x hx

Result:
no goals

Proof state:
case h.h2
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ List.Pairwise Disjoint (List.map (fun l => l.formPerm) p)

Tactic:
rw [List.pairwise_map]

Result:
case h.h2
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ List.Pairwise (fun a b => a.formPerm.Disjoint b.formPerm) p

Proof state:
case h.h1
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
g : Perm α
⊢ (∃ a ∈ p, a.formPerm = g) → g.IsCycle

Tactic:
rintro ⟨x, hx, rfl⟩

Result:
case h.h1.intro.intro
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ x.formPerm.IsCycle

Proof state:
case mp
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
⊢ (∃ g, g.cycleType = m) → m.sum ≤ Fintype.card α ∧ ∀ a ∈ m, 2 ≤ a

Tactic:
intro h

Result:
case mp
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
h : ∃ g, g.cycleType = m
⊢ m.sum ≤ Fintype.card α ∧ ∀ a ∈ m, 2 ≤ a

Proof state:
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ x.length ∈ m

Tactic:
rw [← Multiset.mem_toList, ← hp_length, List.mem_map]

Result:
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
x : List α
hx : x ∈ p
⊢ ∃ a ∈ p, a.length = x.length

Proof state:
case h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ List.map (Finset.card ∘ support) (List.map (fun l => l.formPerm) p) = m.toList

Tactic:
rw [List.map_map]

Result:
case h.h
α : Type u_1
inst✝¹ : DecidableEq α
inst✝ : Fintype α
m : Multiset ℕ
hc : m.sum ≤ Fintype.card α
h2c : ∀ a ∈ m, 2 ≤ a
hc' : m.toList.sum ≤ Fintype.card α
p : List (List α)
hp_length : List.map List.length p = m.toList
hp_nodup : ∀ s ∈ p, s.Nodup
hp_disj : List.Pairwise List.Disjoint p
hp2 : ∀ x ∈ p, 2 ≤ x.length
⊢ List.map ((Finset.card ∘ support) ∘ fun l => l.formPerm) p = m.toList