awhecmu/canonical-drafter-extract-mathlib huggingface dataset:
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
rw : Tendsto (β := ℝ) (fun (b : ℕ) ↦ dist ((f ∘ u) b) y) atTop (𝓝 0)
⊢ Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 y)

Tactic:
rw [tendsto_iff_dist_tendsto_zero]

Premises used: tendsto_iff_dist_tendsto_zero
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
⊢ Tendsto (β := ℝ) (fun (b : ℕ) ↦ dist ((f ∘ u) b) y) atTop (𝓝 0)

Tactic:
squeeze_zero (fun _ => dist_nonneg) (fun n => (D n).1) ?_

Premises used: squeeze_zero, dist_nonneg, And.left
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
refine : Tendsto (β := ℝ) (fun (n : ℕ) ↦ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y) atTop (𝓝 0)
⊢ Tendsto (β := ℝ) (fun (b : ℕ) ↦ dist ((f ∘ u) b) y) atTop (𝓝 0)

Tactic:
refine squeeze_zero (fun _ => dist_nonneg) (fun n => (D n).1) ?_

Premises used: squeeze_zero, dist_nonneg, And.left
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
⊢ 0 ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)

Tactic:
positivity
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
⊢ Tendsto (β := ℝ) (fun (n : ℕ) ↦ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y) atTop (𝓝 0)

Tactic:
simpa using (tendsto_pow_atTop_nhds_zero_of_lt_one (by positivity) Icf').mul tendsto_const_nhds

Premises used: tendsto_const_nhds, Filter.Tendsto.mul, tendsto_pow_atTop_nhds_zero_of_lt_one
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
⊢ Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 y)

Tactic:
have T2 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 y) := by
    rw [tendsto_iff_dist_tendsto_zero]
    refine squeeze_zero (fun _ => dist_nonneg) (fun n => (D n).1) ?_
    simpa using (tendsto_pow_atTop_nhds_zero_of_lt_one (by positivity) Icf').mul tendsto_const_nhds
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
T2 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 y)
⊢ f x = y

Tactic:
tendsto_nhds_unique T1 T2

Premises used: tendsto_nhds_unique
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
ε : ℝ
b : E
ε0 : 0 ≤ ε
hε : closedBall b ε ⊆ s
y : F
hy : y ∈ closedBall (f b) (((↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹ - (↑c : ℝ)) * ε)
hc : (↑c : ℝ) < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)⁻¹
If' : 0 < (↑f'symm.nnnorm : ℝ)
Icf' : (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) < 1
Jcf' : 1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) ≠ 0
g : (x : E) → E := fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
hg : g = fun (x : E) ↦ x + f'symm.toFun (y - f x)
u : (n : ℕ) → E := fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
hu : u = fun (n : ℕ) ↦ g^[n] b
usucc : ∀ (n : ℕ), u (n + 1) = g (u n)
A : ∀ (z : E), dist (g z) z ≤ (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
B : ∀ z ∈ closedBall b ε, g z ∈ closedBall b ε → dist (f (g z)) y ≤ (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * dist (f z) y
C :
  ∀ (n : ℕ) (w : E),
    dist w b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y →
      w ∈ closedBall b ε
D :
  ∀ (n : ℕ),
    dist (f (u n)) y ≤ ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n * dist (f b) y ∧
      dist (u n) b ≤
        (↑f'symm.nnnorm : ℝ) * (1 - ((↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) ^ n) / (1 - (↑c : ℝ) * (↑f'symm.nnnorm : ℝ)) *
          dist (f b) y
this : CauchySeq u
x : E
hx : Tendsto u atTop (𝓝 x)
xmem : x ∈ closedBall b ε
hx' : Tendsto u atTop (𝓝[closedBall b ε] x)
T1 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 (f x))
T2 : Tendsto (f ∘ u) atTop (𝓝 y)
⊢ f x = y

Tactic:
exact tendsto_nhds_unique T1 T2

Premises used: tendsto_nhds_unique
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hs : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] s
hc : Subsingleton F ∨ c < f'symm.nnnorm⁻¹
inl : ∀ (hE : Subsingleton F), IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)
inr : ∀ (hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹), IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)
⊢ IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)

Tactic:
rcases hc with hE | hc
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hs : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] s
hE : Subsingleton F
⊢ IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)

Tactic:
isOpen_discrete _

Premises used: isOpen_discrete
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hs : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] s
hE : Subsingleton F
⊢ IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)

Tactic:
exact isOpen_discrete _

Premises used: isOpen_discrete
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hs : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] s
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
inr :
  ∀ (hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s) ⦃x : E⦄,
    x ∈ s → ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall (f x) i ⊆ f '' s
⊢ IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (f '' s)

Tactic:
simp only [isOpen_iff_mem_nhds, nhds_basis_closedBall.mem_iff, forall_mem_image] at hs ⊢

Premises used: Filter.HasBasis.mem_iff, isOpen_iff_mem_nhds, Metric.nhds_basis_closedBall, Set.forall_mem_image
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s
x : E
hx : x ∈ s
inr : ∀ (ε : ℝ) (ε0 : 0 < ε) (hε : closedBall x ε ⊆ s), ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall (f x) i ⊆ f '' s
⊢ ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall (f x) i ⊆ f '' s

Tactic:
rcases hs x hx with ⟨ε, ε0, hε⟩
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s
x : E
hx : x ∈ s
ε : ℝ
ε0 : 0 < ε
hε : closedBall x ε ⊆ s
⊢ ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall (f x) i ⊆ f '' s

Tactic:
⟨(f'symm.nnnorm⁻¹ - c) * ε, mul_pos (sub_pos.2 hc) ε0, ?_⟩

Premises used: Iff.mpr, sub_pos, HMul.hMul, HSub.hSub, ContinuousLinearMap.NonlinearRightInverse.nnnorm, mul_pos, Inv.inv, And.intro, Exists.intro, NNReal.toReal
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s
x : E
hx : x ∈ s
ε : ℝ
ε0 : 0 < ε
hε : closedBall x ε ⊆ s
inr : closedBall (f x) (((↑f'symm.nnnorm⁻¹ : ℝ) - (↑c : ℝ)) * ε) ⊆ f '' s
⊢ ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall (f x) i ⊆ f '' s

Tactic:
refine ⟨(f'symm.nnnorm⁻¹ - c) * ε, mul_pos (sub_pos.2 hc) ε0, ?_⟩
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s
x : E
hx : x ∈ s
ε : ℝ
ε0 : 0 < ε
hε : closedBall x ε ⊆ s
⊢ closedBall (f x) (((↑f'symm.nnnorm⁻¹ : ℝ) - (↑c : ℝ)) * ε) ⊆ f '' s

Tactic:
(hf.surjOn_closedBall_of_nonlinearRightInverse f'symm (le_of_lt ε0) hε).mono hε Subset.rfl

Premises used: ApproximatesLinearOn.surjOn_closedBall_of_nonlinearRightInverse, Set.SurjOn.mono, Set.SurjOn, le_of_lt, Set.Subset.rfl
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
hc : c < f'symm.nnnorm⁻¹
hs : ∀ x ∈ s, ∃ (i : ℝ), 0 < i ∧ closedBall x i ⊆ s
x : E
hx : x ∈ s
ε : ℝ
ε0 : 0 < ε
hε : closedBall x ε ⊆ s
⊢ closedBall (f x) (((↑f'symm.nnnorm⁻¹ : ℝ) - (↑c : ℝ)) * ε) ⊆ f '' s

Tactic:
exact (hf.surjOn_closedBall_of_nonlinearRightInverse f'symm (le_of_lt ε0) hε).mono hε Subset.rfl

Premises used: ApproximatesLinearOn.surjOn_closedBall_of_nonlinearRightInverse, Set.SurjOn.mono, le_of_lt, Set.Subset.rfl
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
x : E
hs : s ∈ 𝓝 x
hc : Subsingleton F ∨ c < f'symm.nnnorm⁻¹
⊢ ∃ t ⊆ s, IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] t ∧ x ∈ t

Tactic:
_root_.mem_nhds_iff.1 hs

Premises used: mem_nhds_iff, Iff.mp
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
x : E
hs : s ∈ 𝓝 x
hc : Subsingleton F ∨ c < f'symm.nnnorm⁻¹
obtain :
  ∀ (t : Set E) (hts : t ⊆ s) (ht : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] t) (xt : x ∈ t),
    f '' s ∈ 𝓝 (f x)
⊢ f '' s ∈ 𝓝 (f x)

Tactic:
obtain ⟨t, hts, ht, xt⟩ : ∃ t, t ⊆ s ∧ IsOpen t ∧ x ∈ t := _root_.mem_nhds_iff.1 hs

Premises used: mem_nhds_iff, Iff.mp
-- Module: Mathlib.Analysis.Calculus.InverseFunctionTheorem.ApproximatesLinearOn
Goal:
𝕜 : Type u_1
inst : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst_1 : NormedAddCommGroup E
inst_2 : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst_3 : NormedAddCommGroup F
inst_4 : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
inst_5 : CompleteSpace E
s : Set E
c : ℝ≥0
f' : E →L[𝕜] F
hf : ApproximatesLinearOn f f' s c
f'symm : f'.NonlinearRightInverse
x : E
hs : s ∈ 𝓝 x
hc : Subsingleton F ∨ c < f'symm.nnnorm⁻¹
t : Set E
hts : t ⊆ s
ht : IsOpen[PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] t
xt : x ∈ t
grw : f '' t ∈ 𝓝 (f x)
⊢ f '' s ∈ 𝓝 (f x)

Tactic:
grw [← hts]