Theorem: Real.exists_rat_abs_sub_le_and_den_le
File: Mathlib/NumberTheory/DiophantineApproximation.lean

Proof steps:
state_before: ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
tactic: obtain ⟨j, k, hk₀, hk₁, h⟩ := exists_int_int_abs_mul_sub_le ξ n_pos
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
tactic: have hk₀' : (0 : ℝ) < k := Int.cast_pos.mpr hk₀
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
tactic: have hden : ((j / k : ℚ).den : ℤ) ≤ k := by
    convert le_of_dvd hk₀ (Rat.den_dvd j k)
    exact Rat.intCast_div_eq_divInt _ _
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ ∃ q, |ξ - ↑q| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑q.den) ∧ q.den ≤ n
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑(↑j / ↑k).den)
tactic: refine ⟨j / k, ?_, Nat.cast_le.mp (hden.trans hk₁)⟩
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| ≤ 1 / ((↑n + 1) * ↑(↑j / ↑k).den)
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| * ↑(↑j / ↑k).den ≤ 1 / (↑n + 1)
tactic: rw [← div_div, le_div_iff (Nat.cast_pos.mpr <| Rat.pos _ : (0 : ℝ) < _)]
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| * ↑(↑j / ↑k).den ≤ 1 / (↑n + 1)
state_after: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| * ↑k ≤ 1 / (↑n + 1)
tactic: refine (mul_le_mul_of_nonneg_left (Int.cast_le.mpr hden : _ ≤ (k : ℝ)) (abs_nonneg _)).trans ?_
state_before: case intro.intro.intro.intro
ξ : ℝ
n : ℕ
n_pos : 0 < n
j k : ℤ
hk₀ : 0 < k
hk₁ : k ≤ ↑n
h : |↑k * ξ - ↑j| ≤ 1 / (↑n + 1)
hk₀' : 0 < ↑k
hden : ↑(↑j / ↑k).den ≤ k
⊢ |ξ - ↑(↑j / ↑k)| * ↑k ≤ 1 / (↑n + 1)
state_after: no goals
tactic: rwa [← abs_of_pos hk₀', Rat.cast_div, Rat.cast_intCast, Rat.cast_intCast, ← abs_mul, sub_mul,
    div_mul_cancel₀ _ hk₀'.ne', mul_comm]