-- Mathlib/Analysis/Convex/Side.lean
theorem isConnected_setOf_wSameSide {s : AffineSubspace ℝ P} (x : P) (h : (s : Set P).Nonempty) :
    IsConnected { y | s.WSameSide x y }

Proof state:
case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ IsConnected ((fun x_1 => x_1.1 • (x -ᵥ p) +ᵥ x_1.2) '' Set.Ici 0 ×ˢ ↑s)

Tactic:
refine (isConnected_Ici.prod (isConnected_iff_connectedSpace.2 ?_)).image _
  ((continuous_fst.smul continuous_const).vadd continuous_snd).continuousOn

Result:
case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ ConnectedSpace ↑↑s

Proof state:
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x : P
h : (↑s).Nonempty
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Tactic:
obtain ⟨p, hp⟩ := h

Result:
case intro
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Proof state:
case intro
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Tactic:
haveI : Nonempty s := ⟨⟨p, hp⟩⟩

Result:
case intro
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Proof state:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
⊢ IsConnected {y | True}

Tactic:
have := AddTorsor.connectedSpace V P

Result:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this✝ : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
this : ConnectedSpace P
⊢ IsConnected {y | True}

Proof state:
case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Tactic:
rw [setOf_wSameSide_eq_image2 hx hp, ← Set.image_prod]

Result:
case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ IsConnected ((fun x_1 => x_1.1 • (x -ᵥ p) +ᵥ x_1.2) '' Set.Ici 0 ×ˢ ↑s)

Proof state:
case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ ConnectedSpace ↑↑s

Tactic:
convert AddTorsor.connectedSpace s.direction s

Result:
no goals

Proof state:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this✝ : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
this : ConnectedSpace P
⊢ IsConnected {y | True}

Tactic:
exact isConnected_univ

Result:
no goals

Proof state:
case intro
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Tactic:
by_cases hx : x ∈ s

Result:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

case neg
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∉ s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Proof state:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
⊢ IsConnected {y | s.WSameSide x y}

Tactic:
simp only [wSameSide_of_left_mem, hx]

Result:
case pos
V : Type u_2
P : Type u_4
inst✝³ : SeminormedAddCommGroup V
inst✝² : NormedSpace ℝ V
inst✝¹ : PseudoMetricSpace P
inst✝ : NormedAddTorsor V P
s : AffineSubspace ℝ P
x p : P
hp : p ∈ ↑s
this : Nonempty ↥s
hx : x ∈ s
⊢ IsConnected {y | True}