Theorem: IsCompact.prod
File: Mathlib/Topology/Compactness/Compact.lean

Proof steps:
state_before: X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : IsCompact s
ht : IsCompact t
⊢ IsCompact (s ×ˢ t)
state_after: X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
⊢ ∀ (f : Ultrafilter (X × Y)), s ×ˢ t ∈ f → ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
tactic: rw [isCompact_iff_ultrafilter_le_nhds'] at hs ht ⊢
state_before: X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
⊢ ∀ (f : Ultrafilter (X × Y)), s ×ˢ t ∈ f → ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
state_after: X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
tactic: intro f hfs
state_before: X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
state_after: case intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : map Prod.fst ↑f ≤ 𝓝 x
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
tactic: obtain ⟨x : X, sx : x ∈ s, hx : map Prod.fst f.1 ≤ 𝓝 x⟩ :=
    hs (f.map Prod.fst) (mem_map.2 <| mem_of_superset hfs fun x => And.left)
state_before: case intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : map Prod.fst ↑f ≤ 𝓝 x
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
state_after: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : map Prod.fst ↑f ≤ 𝓝 x
y : Y
ty : y ∈ t
hy : map Prod.snd ↑f ≤ 𝓝 y
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
tactic: obtain ⟨y : Y, ty : y ∈ t, hy : map Prod.snd f.1 ≤ 𝓝 y⟩ :=
    ht (f.map Prod.snd) (mem_map.2 <| mem_of_superset hfs fun x => And.right)
state_before: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : map Prod.fst ↑f ≤ 𝓝 x
y : Y
ty : y ∈ t
hy : map Prod.snd ↑f ≤ 𝓝 y
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
state_after: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
tactic: rw [map_le_iff_le_comap] at hx hy
state_before: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ∃ x ∈ s ×ˢ t, ↑f ≤ 𝓝 x
state_after: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ↑f ≤ 𝓝 (x, y)
tactic: refine ⟨⟨x, y⟩, ⟨sx, ty⟩, ?_⟩
state_before: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ↑f ≤ 𝓝 (x, y)
state_after: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ↑f ≤ 𝓝 x ×ˢ 𝓝 y
tactic: rw [nhds_prod_eq]
state_before: case intro.intro.intro.intro
X : Type u
Y : Type v
ι : Type u_1
inst✝¹ : TopologicalSpace X
inst✝ : TopologicalSpace Y
s t✝ : Set X
t : Set Y
hs : ∀ (f : Ultrafilter X), s ∈ f → ∃ x ∈ s, ↑f ≤ 𝓝 x
ht : ∀ (f : Ultrafilter Y), t ∈ f → ∃ x ∈ t, ↑f ≤ 𝓝 x
f : Ultrafilter (X × Y)
hfs : s ×ˢ t ∈ f
x : X
sx : x ∈ s
hx : ↑f ≤ comap Prod.fst (𝓝 x)
y : Y
ty : y ∈ t
hy : ↑f ≤ comap Prod.snd (𝓝 y)
⊢ ↑f ≤ 𝓝 x ×ˢ 𝓝 y
state_after: no goals
tactic: exact le_inf hx hy