-- Mathlib/GroupTheory/Perm/Sign.lean
theorem signAux_eq_signAux2 {n : ℕ} :
    ∀ (l : List α) (f : Perm α) (e : α ≃ Fin n) (_h : ∀ x, f x ≠ x → x ∈ l),
      signAux ((e.symm.trans f).trans e) = signAux2 l f
  | [], f, e, h => by
    have : f = 1 := Equiv.ext fun y => Classical.not_not.1 (mt (h y) (List.not_mem_nil _))
    rw [this, one_def, Equiv.trans_refl, Equiv.symm_trans_self, ← one_def, signAux_one, signAux2]
  | x::l, f, e, h => by
    rw [signAux2]
    by_cases hfx : x = f x
    · rw [if_pos hfx]
      exact
        signAux_eq_signAux2 l f _ fun y (hy : f y ≠ y) =>
          List.mem_of_ne_of_mem (fun h : y = x => by simp [h, hfx.symm] at hy) (h y hy)
    · have hy : ∀ y : α, (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l := fun y hy =>
        have : f y ≠ y ∧ y ≠ x := ne_and_ne_of_swap_mul_apply_ne_self hy
        List.mem_of_ne_of_mem this.2 (h _ this.1)
      have : (e.symm.trans (swap x (f x) * f)).trans e =
          swap (e x) (e (f x)) * (e.symm.trans f).trans e

Proof state:
case H.h
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
x✝ : Fin n
⊢ ↑(e ((swap x (f x)) (f (e.symm x✝)))) = ↑((swap (e x) (e (f x))) (e ((e.symm.trans f) x✝)))

Tactic:
rw [trans_apply]

Result:
case H.h
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
x✝ : Fin n
⊢ ↑(e ((swap x (f x)) (f (e.symm x✝)))) = ↑((swap (e x) (e (f x))) (e (f (e.symm x✝))))

Proof state:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Tactic:
have : (e.symm.trans (swap x (f x) * f)).trans e =
    swap (e x) (e (f x)) * (e.symm.trans f).trans e := by
  ext
  rw [← Equiv.symm_trans_swap_trans, mul_def, Equiv.symm_trans_swap_trans, mul_def]
  repeat (rw [trans_apply])
  simp [swap, swapCore]
  split_ifs <;> rfl

Result:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
this : (e.symm.trans (swap x (f x) * f)).trans e = swap (e x) (e (f x)) * (e.symm.trans f).trans e
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Proof state:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Tactic:
have hy : ∀ y : α, (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l := fun y hy =>
  have : f y ≠ y ∧ y ≠ x := ne_and_ne_of_swap_mul_apply_ne_self hy
  List.mem_of_ne_of_mem this.2 (h _ this.1)

Result:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Proof state:
case pos
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = signAux2 l f

Tactic:
exact
  signAux_eq_signAux2 l f _ fun y (hy : f y ≠ y) =>
    List.mem_of_ne_of_mem (fun h : y = x => by simp [h, hfx.symm] at hy) (h y hy)

Result:
no goals

Proof state:
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Tactic:
by_cases hfx : x = f x

Result:
case pos
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Proof state:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
this : (e.symm.trans (swap x (f x) * f)).trans e = swap (e x) (e (f x)) * (e.symm.trans f).trans e
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Tactic:
have hefx : e x ≠ e (f x) := mt e.injective.eq_iff.1 hfx

Result:
case neg
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : ¬x = f x
hy : ∀ (y : α), (swap x (f x) * f) y ≠ y → y ∈ l
this : (e.symm.trans (swap x (f x) * f)).trans e = swap (e x) (e (f x)) * (e.symm.trans f).trans e
hefx : e x ≠ e (f x)
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Proof state:
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h✝ : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : x = f x
y : α
hy : f y ≠ y
h : y = x
⊢ False

Tactic:
simp [h, hfx.symm] at hy

Result:
no goals

Proof state:
case pos
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = if x = f x then signAux2 l f else -signAux2 l (swap x (f x) * f)

Tactic:
rw [if_pos hfx]

Result:
case pos
α : Type u
inst✝ : DecidableEq α
n : ℕ
x : α
l : List α
f : Perm α
e : α ≃ Fin n
h : ∀ (x_1 : α), f x_1 ≠ x_1 → x_1 ∈ x :: l
hfx : x = f x
⊢ signAux ((e.symm.trans f).trans e) = signAux2 l f