Theorem: threeGPFree_insert
File: Mathlib/Combinatorics/Additive/AP/Three/Defs.lean

Proof steps:
state_before: F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
⊢ ThreeGPFree (insert a s) ↔
    ThreeGPFree s ∧
      (∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b) ∧
        ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
state_after: F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
⊢ (ThreeGPFree s ∧
      (∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b) ∧
        ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a) →
    ThreeGPFree (insert a s)
tactic: refine ⟨fun hs ↦ ⟨hs.mono (subset_insert _ _),
    fun b hb c hc ↦ hs (Or.inl rfl) (Or.inr hb) (Or.inr hc),
    fun b hb c hc ↦ hs (Or.inr hb) (Or.inl rfl) (Or.inr hc)⟩, ?_⟩
state_before: F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
⊢ (ThreeGPFree s ∧
      (∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b) ∧
        ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a) →
    ThreeGPFree (insert a s)
state_after: case intro.intro
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b : α
hb : b ∈ insert a s
c : α
hc : c ∈ insert a s
d : α
hd : d ∈ insert a s
h : b * d = c * c
⊢ b = c
tactic: rintro ⟨hs, ha, ha'⟩ b hb c hc d hd h
state_before: case intro.intro
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b : α
hb : b ∈ insert a s
c : α
hc : c ∈ insert a s
d : α
hd : d ∈ insert a s
h : b * d = c * c
⊢ b = c
state_after: case intro.intro
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b : α
hb : b = a ∨ b ∈ s
c : α
hc : c = a ∨ c ∈ s
d : α
hd : d = a ∨ d ∈ s
h : b * d = c * c
⊢ b = c
tactic: rw [mem_insert_iff] at hb hc hd
state_before: case intro.intro
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b : α
hb : b = a ∨ b ∈ s
c : α
hc : c = a ∨ c ∈ s
d : α
hd : d = a ∨ d ∈ s
h : b * d = c * c
⊢ b = c
state_after: case intro.intro.inl.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
c d : α
h : c * d = c * c
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → c * c_1 = b * b → c = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → b * c_1 = c * c → b = c
hd : d = c ∨ d ∈ s
⊢ c = c

case intro.intro.inl.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
ha : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = b_1 * b_1 → b = b_1
ha' : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b_1 * c = b * b → b_1 = b
hd : d = b ∨ d ∈ s
hc : c ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → c * c_1 = b * b → c = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → b * c_1 = c * c → b = c
hd : d = c ∨ d ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b c d : α
hd : d = a ∨ d ∈ s
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
hc : c ∈ s
⊢ b = c
tactic: obtain rfl | hb := hb <;> obtain rfl | hc := hc
state_before: case intro.intro.inl.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
ha : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = b_1 * b_1 → b = b_1
ha' : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b_1 * c = b * b → b_1 = b
hd : d = b ∨ d ∈ s
hc : c ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → c * c_1 = b * b → c = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → b * c_1 = c * c → b = c
hd : d = c ∨ d ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b c d : α
hd : d = a ∨ d ∈ s
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
hc : c ∈ s
⊢ b = c
state_after: case intro.intro.inl.inr.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
c d : α
hc : c ∈ s
h : d * d = c * c
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → d * c = b * b → d = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = d * d → b = d
⊢ d = c

case intro.intro.inl.inr.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
ha : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = b_1 * b_1 → b = b_1
ha' : ∀ ⦃b_1 : α⦄, b_1 ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b_1 * c = b * b → b_1 = b
hc : c ∈ s
hd : d ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inl.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b d : α
hb : b ∈ s
h : b * d = d * d
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → d * c = b * b → d = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = d * d → b = d
⊢ b = d

case intro.intro.inr.inl.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → c * c_1 = b * b → c = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c_1 : α⦄, c_1 ∈ s → b * c_1 = c * c → b = c
hd : d ∈ s
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inr.inl
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
hs : ThreeGPFree s
b c d : α
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
hc : c ∈ s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → d * c = b * b → d = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = d * d → b = d
⊢ b = c

case intro.intro.inr.inr.inr
F : Type u_1
α : Type u_2
β : Type u_3
𝕜 : Type u_4
E : Type u_5
inst✝ : CancelCommMonoid α
s : Set α
a : α
hs : ThreeGPFree s
ha : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → a * c = b * b → a = b
ha' : ∀ ⦃b : α⦄, b ∈ s → ∀ ⦃c : α⦄, c ∈ s → b * c = a * a → b = a
b c d : α
h : b * d = c * c
hb : b ∈ s
hc : c ∈ s
hd : d ∈ s
⊢ b = c
tactic: all_goals obtain rfl | hd := hd