-- Mathlib/LinearAlgebra/AffineSpace/Combination.lean
theorem centroid_pair [DecidableEq ι] [Invertible (2 : k)] (p : ι → P) (i₁ i₂ : ι) :
    ({i₁, i₂} : Finset ι).centroid k p = (2⁻¹ : k) • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Proof state:
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Tactic:
have hc : (#{i₁, i₂} : k) ≠ 0 := by
  rw [card_insert_of_not_mem (not_mem_singleton.2 h), card_singleton]
  norm_num
  exact Invertible.ne_zero _

Result:
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
hc : ↑(#{i₁, i₂}) ≠ 0
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ ↑(1 + 1) ≠ 0

Tactic:
norm_num

Result:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ ¬2 = 0

Proof state:
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
hc : ↑(#{i₁, i₂}) ≠ 0
⊢ ({i₁, i₂}.weightedVSubOfPoint p (p i₁)) (centroidWeights k {i₁, i₂}) +ᵥ p i₁ = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Tactic:
simp [h, one_add_one_eq_two]

Result:
no goals

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ ¬2 = 0

Tactic:
exact Invertible.ne_zero _

Result:
no goals

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ ↑(#{i₁, i₂}) ≠ 0

Tactic:
rw [card_insert_of_not_mem (not_mem_singleton.2 h), card_singleton]

Result:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ ↑(1 + 1) ≠ 0

Proof state:
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : i₁ = i₂
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Tactic:
simp [h]

Result:
no goals

Proof state:
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Tactic:
by_cases h : i₁ = i₂

Result:
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : i₁ = i₂
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Proof state:
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
hc : ↑(#{i₁, i₂}) ≠ 0
⊢ centroid k {i₁, i₂} p = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁

Tactic:
rw [centroid_def,
  affineCombination_eq_weightedVSubOfPoint_vadd_of_sum_eq_one _ _ _
    (sum_centroidWeights_eq_one_of_cast_card_ne_zero _ hc) (p i₁)]

Result:
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁵ : DivisionRing k
inst✝⁴ : AddCommGroup V
inst✝³ : Module k V
inst✝² : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Invertible 2
p : ι → P
i₁ i₂ : ι
h : ¬i₁ = i₂
hc : ↑(#{i₁, i₂}) ≠ 0
⊢ ({i₁, i₂}.weightedVSubOfPoint p (p i₁)) (centroidWeights k {i₁, i₂}) +ᵥ p i₁ = 2⁻¹ • (p i₂ -ᵥ p i₁) +ᵥ p i₁