-- Mathlib/Topology/Order/Compact.lean
theorem IsCompact.continuous_sSup {f : γ → β → α} {K : Set β} (hK : IsCompact K)
    (hf : Continuous ↿f) : Continuous fun x => sSup (f x '' K)

Proof state:
case inr.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z > f x y
h : {x} ×ˢ K ⊆ ↿f ⁻¹' Iio z
u : Set γ
v : Set β
hu : IsOpen u
left✝ : IsOpen v
hxu : {x} ⊆ u
hKv : K ⊆ v
huv : u ×ˢ v ⊆ ↿f ⁻¹' Iio z
⊢ ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, sSup (f b '' K) < z

Tactic:
refine eventually_of_mem (hu.mem_nhds (singleton_subset_iff.mp hxu)) fun x' hx' => ?_

Result:
case inr.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z > f x y
h : {x} ×ˢ K ⊆ ↿f ⁻¹' Iio z
u : Set γ
v : Set β
hu : IsOpen u
left✝ : IsOpen v
hxu : {x} ⊆ u
hKv : K ⊆ v
huv : u ×ˢ v ⊆ ↿f ⁻¹' Iio z
x' : γ
hx' : x' ∈ u
⊢ sSup (f x' '' K) < z

Proof state:
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
⊢ Continuous fun x => sSup (f x '' K)

Tactic:
rcases eq_empty_or_nonempty K with (rfl | h0K)

Result:
case inl
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
hf : Continuous ↿f
hK : IsCompact ∅
⊢ Continuous fun x => sSup (f x '' ∅)

case inr
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
⊢ Continuous fun x => sSup (f x '' K)

Proof state:
case inr.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z < f x y
⊢ ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, z < sSup (f b '' K)

Tactic:
refine (this.1 z hz).mono fun x' hx' =>
  hx'.trans_le <| le_csSup ?_ <| mem_image_of_mem (f x') hyK

Result:
case inr.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z < f x y
x' : γ
hx' : z < f x' y
⊢ BddAbove (f x' '' K)

Proof state:
case inr.intro.intro.intro
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
⊢ (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < sSup (f b '' K)) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, sSup (f b '' K) < a'

Tactic:
refine ⟨fun z hz => ?_, fun z hz => ?_⟩

Result:
case inr.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z < f x y
⊢ ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, z < sSup (f b '' K)

case inr.intro.intro.intro.refine_2
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
x : γ
y : β
hyK : y ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x y) '' K) = f x y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x y_1 ≤ f x y
this : (∀ a' < f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, f b y < a'
z : α
hz : z > f x y
⊢ ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x, sSup (f b '' K) < z

Proof state:
case mk.intro
α : Type u_2
β : Type u_3
γ : Type u_4
inst✝⁴ : ConditionallyCompleteLinearOrder α
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : OrderTopology α
inst✝¹ : TopologicalSpace β
inst✝ : TopologicalSpace γ
f : γ → β → α
K : Set β
hK : IsCompact K
hf : Continuous ↿f
h0K : K.Nonempty
y : β
hyK : y ∈ K
z : α
x' : γ
y' : β
hy' : (x', y').2 ∈ K
h2y : sSup ((fun y => f x' y) '' K) = f x' y
hy : ∀ y_1 ∈ K, f x' y_1 ≤ f x' y
this : (∀ a' < f x' y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x', a' < f b y) ∧ ∀ a' > f x' y, ∀ᶠ (b : γ) in 𝓝 x', f b y < a'
hz : z > f x' y
⊢ (x', y') ∈ ↿f ⁻¹' Iio z

Tactic:
exact (hy y' hy').trans_lt hz

Result:
no goals