-- Lean 4 proof step from Mathlib.MeasureTheory.Integral.DivergenceTheorem (hypothesis)
Goal:
E : Type u
inst : NormedAddCommGroup E
inst_1 : NormedSpace ℝ E
n : ℕ
I : Box (Fin (n + 1))
f : (Fin (n + 1) → ℝ) → Fin (n + 1) → E
f' : (Fin (n + 1) → ℝ) → (Fin (n + 1) → ℝ) →L[ℝ] Fin (n + 1) → E
s : Set (Fin (n + 1) → ℝ)
hs : s.Countable
Hc : ContinuousOn f ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ)) I)
Hd :
  ∀ (x : Fin (n + 1) → ℝ),
    Membership.mem (γ := Set (Fin (n + 1) → ℝ))
        ((Box.Ioo : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ)) I \ s : Set (Fin (n + 1) → ℝ)) x →
      HasFDerivAt (𝕜 := ℝ) f (f' x) x
Hi :
  IntegrableOn.{0, u} (ε := E) (mα := MeasureSpace.toMeasurableSpace)
    (fun (x : Fin (n + 1) → ℝ) ↦
      ∑ i : Fin (n + 1),
        (f' x : (a : Fin (n + 1) → ℝ) → Fin (n + 1) → E) (Pi.single (M := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) i 1) i)
    ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ)) I) volume
J : ℕ →o Box (Fin (n + 1))
hJ_sub :
  ∀ (n_1 : ℕ),
    Subset (α := Set (Fin (n + 1) → ℝ))
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
          ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) n_1 : Box (Fin (n + 1))) :
        Set (Fin (n + 1) → ℝ))
      ((Box.Ioo : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ)) I : Set (Fin (n + 1) → ℝ))
hJl :
  ∀ (x : Fin (n + 1)),
    Tendsto (fun (i : ℕ) ↦ (Box.lower ∘ (⇑J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1)))) i x) atTop (𝓝 (I.lower x))
hJu :
  ∀ (x : Fin (n + 1)),
    Tendsto (fun (i : ℕ) ↦ (Box.upper ∘ (⇑J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1)))) i x) atTop (𝓝 (I.upper x))
hJ_sub' :
  ∀ (k : ℕ),
    Subset (α := Set (Fin (n + 1) → ℝ))
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
          ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1))) :
        Set (Fin (n + 1) → ℝ))
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ)) I : Set (Fin (n + 1) → ℝ))
hJ_le : ∀ (k : ℕ), (J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k ≤ I
HcJ :
  ∀ (k : ℕ),
    ContinuousOn f
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
        ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1))))
HdJ :
  ∀ (k : ℕ) (x : Fin (n + 1) → ℝ),
    Membership.mem (γ := Set (Fin (n + 1) → ℝ))
        ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
              ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1))) \
            s :
          Set (Fin (n + 1) → ℝ))
        x →
      HasFDerivWithinAt (𝕜 := ℝ) f (f' x)
        ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
          ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1))))
        x
HiJ :
  ∀ (k : ℕ),
    IntegrableOn.{0, u} (ε := E) (mα := MeasureSpace.toMeasurableSpace)
      (fun (x : Fin (n + 1) → ℝ) ↦
        ∑ i : Fin (n + 1),
          (f' x : (a : Fin (n + 1) → ℝ) → Fin (n + 1) → E) (Pi.single (M := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) i 1) i)
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
        ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1))))
      volume
HJ_eq :
  ∀ (k : ℕ),
    Eq.{u + 1} (α := E)
      (@integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
        (Measure.restrict volume
          ((Box.Icc : (a : Box (Fin (n + 1))) → Set (Fin (n + 1) → ℝ))
            ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k : Box (Fin (n + 1)))))
        fun (x : Fin (n + 1) → ℝ) ↦
        ∑ i : Fin (n + 1),
          (f' x : (a : Fin (n + 1) → ℝ) → Fin (n + 1) → E) (Pi.single (M := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) i 1) i)
      (∑ i : Fin (n + 1),
        HSub.hSub (α := E)
          (@integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
            (Measure.restrict volume
              ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (Box.face ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i)))
            fun (x : Fin n → ℝ) ↦
            f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) (Box.upper ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i) x) i)
          (@integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
            (Measure.restrict volume
              ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (Box.face ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i)))
            fun (x : Fin n → ℝ) ↦
            f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) (Box.lower ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i) x) i))
i : Fin (n + 1)
c : ℕ → ℝ
d : ℝ
hc : ∀ (k : ℕ), c k ∈ Set.Icc (I.lower i) (I.upper i)
hcd : Tendsto c atTop (𝓝 d)
hd : d ∈ Set.Icc (I.lower i) (I.upper i)
Hic :
  ∀ (k : ℕ),
    IntegrableOn.{0, u} (ε := E) (mα := MeasurableSpace.pi (X := fun (j : Fin n) ↦ ℝ))
      (fun (x : (j : Fin n) → ℝ) ↦ f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) (c k) x) i)
      ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (I.face i)) volume
Hid :
  IntegrableOn.{0, u} (ε := E) (mα := MeasureSpace.toMeasurableSpace)
    (fun (x : (j : Fin n) → ℝ) ↦ f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) d x) i)
    ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (I.face i)) volume
⊢ Tendsto.{0, u} (β := E)
    (fun (k : ℕ) ↦
      @integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
        (Measure.restrict volume
          ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (Box.face ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i)))
        fun (x : Fin n → ℝ) ↦ f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) (c k) x) i)
    atTop
    (𝓝
      (@integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
        (Measure.restrict volume ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (I.face i))) fun (x : Fin n → ℝ) ↦
        f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) d x) i))
have H : Tendsto.{0, u} (β := E)
  (fun (k : ℕ) ↦
    @integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
      (Measure.restrict volume
        ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (Box.face ((J : (a : ℕ) → Box (Fin (n + 1))) k) i)))
      fun (x : Fin n → ℝ) ↦ f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) d x) i)
  atTop
  (𝓝
    (@integral _ _ _ _ MeasureSpace.toMeasurableSpace
      (Measure.restrict volume ((Box.Icc : (a : Box (Fin n)) → Set (Fin n → ℝ)) (I.face i))) fun (x : Fin n → ℝ) ↦
      f (i.insertNth (α := fun (a : Fin (n + 1)) ↦ ℝ) d x) i))
Tactic: have H :
    Tendsto (fun k => ∫ x in Box.Icc ((J k).face i), f (i.insertNth d x) i) atTop
      (𝓝 <| ∫ x in Box.Icc (I.face i), f (i.insertNth d x) i) := by
    have hIoo : (⋃ k, Box.Ioo ((J k).face i)) = Box.Ioo (I.face i) :=
      Box.iUnion_Ioo_of_tendsto ((Box.monotone_face i).comp J.monotone)
        (tendsto_pi_nhds.2 fun _ => hJl _) (tendsto_pi_nhds.2 fun _ => hJu _)
    simp only [IntegrableOn, ← Measure.restrict_congr_set (Box.Ioo_ae_eq_Icc _), ← hIoo] at Hid ⊢
    exact tendsto_setIntegral_of_monotone (fun k => ((J k).face i).measurableSet_Ioo)
      (Box.Ioo.monotone.comp ((Box.monotone_face i).comp J.monotone)) Hid