-- Mathlib/Analysis/Convex/Continuous.lean
lemma ConvexOn.lipschitzOnWith_of_abs_le (hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f) (hε : 0 < ε)
    (hM : ∀ a, dist a x₀ < r → |f a| ≤ M) :
    LipschitzOnWith (2 * M / ε).toNNReal f (ball x₀ (r - ε))

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
h : f x ≤ (ε * f y + ‖x - y‖ * f z) / (ε + ‖x - y‖)
⊢ (ε + ‖x - y‖) * f x ≤ ‖x - y‖ * f z + ε * f y

Tactic:
rwa [← le_div_iff₀' (by positivity), add_comm (_ * _)]

Result:
no goals

Proof state:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hxy : x ≠ y
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
replace hxy : 0 < ‖x - y‖ := by rwa [norm_sub_pos_iff]

Result:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
h : f (a • y + b • z) ≤ a • f y + b • f z
⊢ (ε + ‖x - y‖) * f x ≤ ‖x - y‖ * f z + ε * f y

Tactic:
rw [← hxyz] at h

Result:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
h : f x ≤ a • f y + b • f z
⊢ (ε + ‖x - y‖) * f x ≤ ‖x - y‖ * f z + ε * f y

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
oneside : ∀ {x y : E}, x ∈ ball x₀ (r - ε) → y ∈ ball x₀ (r - ε) → f x - f y ≤ K * ‖x - y‖
x : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
y : E
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
⊢ dist (f x) (f y) ≤ K * dist x y

Tactic:
simp_rw [dist_eq_norm_sub, Real.norm_eq_abs, abs_sub_le_iff]

Result:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
oneside : ∀ {x y : E}, x ∈ ball x₀ (r - ε) → y ∈ ball x₀ (r - ε) → f x - f y ≤ K * ‖x - y‖
x : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
y : E
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖ ∧ f y - f x ≤ K * ‖x - y‖

Proof state:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hxy : x ≠ y
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
have hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r := ball_subset_ball <| by linarith

Result:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hxy : x ≠ y
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
⊢ x = a • x + b • x

Tactic:
rw [Convex.combo_self hab]

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ 0 ≤ a

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
let b := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)

Result:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Proof state:
case h.h₂
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ -f x ≤ M

Tactic:
exact (neg_le_abs _).trans <| hM _ hx'

Result:
no goals