Theorem: ConvexOn.exists_ge_of_centerMass
File: Mathlib/Analysis/Convex/Jensen.lean

tactic: set y := t.centerMass w p
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
⊢ ∃ i ∈ t, f (t.centerMass w p) ≤ f (p i)
state_after: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)

tactic: obtain ⟨i, hi, hfi⟩ : ∃ i ∈ t.filter fun i => w i ≠ 0, w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i := by
  have hw' : (0 : 𝕜) < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i := by rwa [sum_filter_ne_zero]
  refine exists_le_of_sum_le (nonempty_of_sum_ne_zero hw'.ne') ?_
  rw [← sum_smul, ← smul_le_smul_iff_of_pos_left (inv_pos.2 hw'), inv_smul_smul₀ hw'.ne', ←
    centerMass, centerMass_filter_ne_zero]
  exact h.map_centerMass_le hw₀ hw₁ hp
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)
state_after: case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
i : ι
hi : i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t
hfi : w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)

tactic: rw [mem_filter] at hi
state_before: case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
i : ι
hi : i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t
hfi : w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)
state_after: case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
i : ι
hi : i ∈ t ∧ w i ≠ 0
hfi : w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)

tactic: exact ⟨i, hi.1, (smul_le_smul_iff_of_pos_left <| (hw₀ i hi.1).lt_of_ne hi.2.symm).1 hfi⟩
state_before: case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
i : ι
hi : i ∈ t ∧ w i ≠ 0
hfi : w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
⊢ ∃ i ∈ t, f y ≤ f (p i)
state_after: no goals

tactic: have hw' : (0 : 𝕜) < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i := by rwa [sum_filter_ne_zero]
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
⊢ ∃ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
state_after: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ ∃ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i

tactic: refine exists_le_of_sum_le (nonempty_of_sum_ne_zero hw'.ne') ?_
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ ∃ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • f y ≤ w i • (f ∘ p) i
state_after: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • f y ≤ ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • (f ∘ p) i

tactic: rw [← sum_smul, ← smul_le_smul_iff_of_pos_left (inv_pos.2 hw'), inv_smul_smul₀ hw'.ne', ←
  centerMass, centerMass_filter_ne_zero]
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • f y ≤ ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i • (f ∘ p) i
state_after: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ f y ≤ t.centerMass w (f ∘ p)

tactic: exact h.map_centerMass_le hw₀ hw₁ hp
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
hw' : 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
⊢ f y ≤ t.centerMass w (f ∘ p)
state_after: no goals

tactic: rwa [sum_filter_ne_zero]
state_before: 𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
β : Type u_4
ι : Type u_5
inst✝⁵ : LinearOrderedField 𝕜
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : LinearOrderedAddCommGroup β
inst✝² : Module 𝕜 E
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : OrderedSMul 𝕜 β
s : Set E
f : E → β
t : Finset ι
w : ι → 𝕜
p : ι → E
x y✝ z : E
h : ConvexOn 𝕜 s f
hw₀ : ∀ i ∈ t, 0 ≤ w i
hw₁ : 0 < ∑ i ∈ t, w i
hp : ∀ i ∈ t, p i ∈ s
y : E := t.centerMass w p
⊢ 0 < ∑ i ∈ filter (fun i => w i ≠ 0) t, w i
state_after: no goals