Theorem: Uniform.exists_is_open_mem_uniformity_of_forall_mem_eq
File: Mathlib/Topology/UniformSpace/Basic.lean

Proof steps:
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
⊢ ∃ t, IsOpen t ∧ s ⊆ t ∧ ∀ x ∈ t, (f x, g x) ∈ r
state_after: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
A : ∀ x ∈ s, ∃ t, IsOpen t ∧ x ∈ t ∧ ∀ z ∈ t, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∃ t, IsOpen t ∧ s ⊆ t ∧ ∀ x ∈ t, (f x, g x) ∈ r
tactic: have A : ∀ x ∈ s, ∃ t, IsOpen t ∧ x ∈ t ∧ ∀ z ∈ t, (f z, g z) ∈ r := by
    intro x hx
    obtain ⟨t, ht, htsymm, htr⟩ := comp_symm_mem_uniformity_sets hr
    have A : {z | (f x, f z) ∈ t} ∈ 𝓝 x := (hf x hx).preimage_mem_nhds (mem_nhds_left (f x) ht)
    have B : {z | (g x, g z) ∈ t} ∈ 𝓝 x := (hg x hx).preimage_mem_nhds (mem_nhds_left (g x) ht)
    rcases _root_.mem_nhds_iff.1 (inter_mem A B) with ⟨u, hu, u_open, xu⟩
    refine ⟨u, u_open, xu, fun y hy ↦ ?_⟩
    have I1 : (f y, f x) ∈ t := (htsymm.mk_mem_comm).2 (hu hy).1
    have I2 : (g x, g y) ∈ t := (hu hy).2
    rw [hfg hx] at I1
    exact htr (prod_mk_mem_compRel I1 I2)
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
A : ∀ x ∈ s, ∃ t, IsOpen t ∧ x ∈ t ∧ ∀ z ∈ t, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∃ t, IsOpen t ∧ s ⊆ t ∧ ∀ x ∈ t, (f x, g x) ∈ r
state_after: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∃ t, IsOpen t ∧ s ⊆ t ∧ ∀ x ∈ t, (f x, g x) ∈ r
tactic: choose! t t_open xt ht using A
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∃ t, IsOpen t ∧ s ⊆ t ∧ ∀ x ∈ t, (f x, g x) ∈ r
state_after: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∀ x ∈ ⋃ x ∈ s, t x, (f x, g x) ∈ r
tactic: refine ⟨⋃ x ∈ s, t x, isOpen_biUnion t_open, fun x hx ↦ mem_biUnion hx (xt x hx), ?_⟩
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
⊢ ∀ x ∈ ⋃ x ∈ s, t x, (f x, g x) ∈ r
state_after: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x : β
hx : x ∈ ⋃ x ∈ s, t x
⊢ (f x, g x) ∈ r
tactic: rintro x hx
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x : β
hx : x ∈ ⋃ x ∈ s, t x
⊢ (f x, g x) ∈ r
state_after: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x : β
hx : ∃ i ∈ s, x ∈ t i
⊢ (f x, g x) ∈ r
tactic: simp only [mem_iUnion, exists_prop] at hx
state_before: α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x : β
hx : ∃ i ∈ s, x ∈ t i
⊢ (f x, g x) ∈ r
state_after: case intro.intro
α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x y : β
ys : y ∈ s
hy : x ∈ t y
⊢ (f x, g x) ∈ r
tactic: rcases hx with ⟨y, ys, hy⟩
state_before: case intro.intro
α : Type ua
β : Type ub
γ : Type uc
δ : Type ud
ι : Sort u_1
inst✝¹ : UniformSpace α
inst✝ : TopologicalSpace β
r : Set (α × α)
s : Set β
f g : β → α
hf : ∀ x ∈ s, ContinuousAt f x
hg : ∀ x ∈ s, ContinuousAt g x
hfg : EqOn f g s
hr : r ∈ 𝓤 α
t : β → Set β
t_open : ∀ x ∈ s, IsOpen (t x)
xt : ∀ x ∈ s, x ∈ t x
ht : ∀ x ∈ s, ∀ z ∈ t x, (f z, g z) ∈ r
x y : β
ys : y ∈ s
hy : x ∈ t y
⊢ (f x, g x) ∈ r
state_after: no goals
tactic: exact ht y ys x hy