Theorem: IsCompact.cthickening_eq_biUnion_closedBall
File: Mathlib/Topology/MetricSpace/Thickening.lean

Proof steps:
state_before: ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
⊢ cthickening δ E = ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: case inl
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
hδ : 0 ≤ δ
hE : IsCompact ∅
⊢ cthickening δ ∅ = ⋃ x ∈ ∅, closedBall x δ

case inr
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
⊢ cthickening δ E = ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
tactic: rcases eq_empty_or_nonempty E with (rfl | hne)
state_before: case inr
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
⊢ cthickening δ E = ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: case inr
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
tactic: refine Subset.antisymm (fun x hx ↦ ?_)
    (iUnion₂_subset fun x hx ↦ closedBall_subset_cthickening hx _)
state_before: case inr
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
tactic: obtain ⟨y, yE, hy⟩ : ∃ y ∈ E, infEdist x E = edist x y := hE.exists_infEdist_eq_edist hne _
state_before: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
D1 : edist x y ≤ ENNReal.ofReal δ
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
tactic: have D1 : edist x y ≤ ENNReal.ofReal δ := (le_of_eq hy.symm).trans hx
state_before: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
D1 : edist x y ≤ ENNReal.ofReal δ
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
D1 : edist x y ≤ ENNReal.ofReal δ
D2 : dist x y ≤ δ
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
tactic: have D2 : dist x y ≤ δ := by
    rw [edist_dist] at D1
    exact (ENNReal.ofReal_le_ofReal_iff hδ).1 D1
state_before: case inr.intro.intro
ι : Sort u_1
α✝ : Type u
β : Type v
inst✝¹ : PseudoEMetricSpace α✝
δ✝ ε : ℝ
s t : Set α✝
x✝ : α✝
α : Type u_2
inst✝ : PseudoMetricSpace α
δ : ℝ
E : Set α
hE : IsCompact E
hδ : 0 ≤ δ
hne : E.Nonempty
x : α
hx : x ∈ cthickening δ E
y : α
yE : y ∈ E
hy : infEdist x E = edist x y
D1 : edist x y ≤ ENNReal.ofReal δ
D2 : dist x y ≤ δ
⊢ x ∈ ⋃ x ∈ E, closedBall x δ
state_after: no goals
tactic: exact mem_biUnion yE D2