-- Mathlib/CategoryTheory/Abelian/Basic.lean
/-- A category with finite products in which coimage-image comparisons are all isomorphisms
is a normal mono category.
-/
lemma isNormalMonoCategory : IsNormalMonoCategory C where
  normalMonoOfMono f m := ⟨{
      Z := _
      g := cokernel.π f
      w

Proof state:
case h.e'_2.h.e'_7
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ (imageMonoFactorisation f).e ≫ limit.π (parallelPair (cokernel.π f) 0) WalkingParallelPair.zero = f

Tactic:
exact (imageMonoFactorisation f).fac

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
aux :
  ∀ (s : KernelFork (cokernel.π f)),
    (limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) s ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) =
      Fork.ι s
⊢ ∀ (s : KernelFork (cokernel.π f)) (m_1 : s.pt ⟶ (KernelFork.ofι f ⋯).pt),
    m_1 ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) = Fork.ι s →
      m_1 = (fun A => limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) A ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) s

Tactic:
intro A g hg

Result:
case refine_2
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
aux :
  ∀ (s : KernelFork (cokernel.π f)),
    (limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) s ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) =
      Fork.ι s
A : KernelFork (cokernel.π f)
g : A.pt ⟶ (KernelFork.ofι f ⋯).pt
hg : g ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) = Fork.ι A
⊢ g = (fun A => limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) A ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) A

Proof state:
case refine_1
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
⊢ ∀ (s : KernelFork (cokernel.π f)),
    (limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) s ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) =
      Fork.ι s

Tactic:
intro A

Result:
case refine_1
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ (limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) A ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e) ≫ Fork.ι (KernelFork.ofι f ⋯) =
    Fork.ι A

Proof state:
case h.e'_2.h.e'_7
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ inv (imageMonoFactorisation f).e ≫ f = limit.π (parallelPair (cokernel.π f) 0) WalkingParallelPair.zero

Tactic:
rw [IsIso.inv_comp_eq, eq_comm]

Result:
case h.e'_2.h.e'_7
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ (imageMonoFactorisation f).e ≫ limit.π (parallelPair (cokernel.π f) 0) WalkingParallelPair.zero = f

Proof state:
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
⊢ IsLimit (KernelFork.ofι f ⋯)

Tactic:
haveI : Limits.HasImages C := hasImages

Result:
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this : HasImages C
⊢ IsLimit (KernelFork.ofι f ⋯)

Proof state:
case refine_1
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ limit.lift (parallelPair (cokernel.π f) 0) A ≫ inv (imageMonoFactorisation f).e ≫ f = Fork.ι A

Tactic:
convert limit.lift_π A WalkingParallelPair.zero using 2

Result:
case h.e'_2.h.e'_7
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝¹ : HasImages C
this✝ : HasEqualizers C
this : HasZeroObject C
A : KernelFork (cokernel.π f)
⊢ inv (imageMonoFactorisation f).e ≫ f = limit.π (parallelPair (cokernel.π f) 0) WalkingParallelPair.zero

Proof state:
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this : HasImages C
⊢ IsLimit (KernelFork.ofι f ⋯)

Tactic:
haveI : HasEqualizers C := Preadditive.hasEqualizers_of_hasKernels

Result:
C : Type u
inst✝⁵ : Category.{v, u} C
inst✝⁴ : Preadditive C
inst✝³ : HasKernels C
inst✝² : HasCokernels C
inst✝¹ : ∀ {X Y : C} (f : X ⟶ Y), IsIso (coimageImageComparison f)
inst✝ : HasFiniteProducts C
X✝ Y✝ : C
f : X✝ ⟶ Y✝
m : Mono f
this✝ : HasImages C
this : HasEqualizers C
⊢ IsLimit (KernelFork.ofι f ⋯)