Theorem: Subgroup.isComplement'_stabilizer
File: Mathlib/GroupTheory/Complement.lean

Proof steps:
state_before: G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
⊢ H.IsComplement' (MulAction.stabilizer G a)
state_after: G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
tactic: refine isComplement_iff_existsUnique.mpr fun g => ?_
state_before: G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
state_after: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
tactic: obtain ⟨h, hh⟩ := h2 g
state_before: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
state_after: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
tactic: have hh' : (↑h * g) • a = a := by rwa [mul_smul]
state_before: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∃! x, ↑x.1 * ↑x.2 = g
state_after: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∀ (y : ↑↑H × ↑↑(MulAction.stabilizer G a)), (fun x => ↑x.1 * ↑x.2 = g) y → y = (h⁻¹, ⟨↑h * g, hh'⟩)
tactic: refine ⟨⟨h⁻¹, h * g, hh'⟩, inv_mul_cancel_left ↑h g, ?_⟩
state_before: case intro
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
g : G
h : ↥H
hh : h • g • a = a
hh' : (↑h * g) • a = a
⊢ ∀ (y : ↑↑H × ↑↑(MulAction.stabilizer G a)), (fun x => ↑x.1 * ↑x.2 = g) y → y = (h⁻¹, ⟨↑h * g, hh'⟩)
state_after: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)
tactic: rintro ⟨h', g, hg : g • a = a⟩ rfl
state_before: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h1 : ∀ (h : ↥H), h • a = a → h = 1
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)
state_after: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)
tactic: specialize h1 (h * h') (by rwa [mul_smul, smul_def h', ← hg, ← mul_smul, hg])
state_before: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ (h', ⟨g, hg⟩) = (h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩)
state_after: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ ↑(h', ⟨g, hg⟩).2 = ↑(h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩).2
tactic: refine Prod.ext (eq_inv_of_mul_eq_one_right h1) (Subtype.ext ?_)
state_before: case intro.mk.mk
G : Type u_1
inst✝¹ : Group G
H K : Subgroup G
S T : Set G
α : Type u_2
inst✝ : MulAction G α
a : α
h2 : ∀ (g : G), ∃ h, h • g • a = a
h : ↥H
h' : ↑↑H
g : G
hg : g • a = a
hh : h • (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2) • a = a
hh' : (↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2)) • a = a
h1 : h * h' = 1
⊢ ↑(h', ⟨g, hg⟩).2 = ↑(h⁻¹, ⟨↑h * (↑(h', ⟨g, hg⟩).1 * ↑(h', ⟨g, hg⟩).2), hh'⟩).2
state_after: no goals
tactic: rwa [Subtype.ext_iff, coe_one, coe_mul, ← self_eq_mul_left, mul_assoc (↑h) (↑h') g] at h1