-- Mathlib/Analysis/Normed/Module/Basic.lean
/-- A group homomorphism from a normed group to a real normed space,
bounded on a neighborhood of `0`, must be continuous. -/
lemma AddMonoidHom.continuous_of_isBounded_nhds_zero (f : G →+ H) (hs : s ∈ 𝓝 (0 : G))
    (hbounded : IsBounded (f '' s)) : Continuous f

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
⊢ ‖0‖ < δ

Tactic:
simpa

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ (C / ε)⁻¹ * C = ε

Tactic:
simp [hC₀.ne']

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖(↑n)⁻¹‖ * C = (↑n)⁻¹ * C

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖(↑n)⁻¹‖ * ‖f (n • x)‖ < ‖(↑n)⁻¹‖ * C

Tactic:
gcongr

Result:
case a0
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ 0 < ‖(↑n)⁻¹‖

case bc
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖f (n • x)‖ < C

Proof state:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
have hC₀ : 0 < C := (norm_nonneg _).trans_lt <| hC 0 (by simpa)

Result:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
⊢ Continuous ⇑f

Tactic:
obtain ⟨δ, hδ, hUε⟩ := Metric.mem_nhds_iff.mp hs

Result:
case intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
⊢ Continuous ⇑f

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
refine ⟨δ / n, div_pos hδ hnpos, fun {x} hxδ => ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖f x‖ < ε

Proof state:
case intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
⊢ Continuous ⇑f

Tactic:
obtain ⟨C, hC⟩ := (isBounded_iff_subset_ball 0).1 (hbounded.subset <| image_subset f hUε)

Result:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
⊢ Continuous ⇑f

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
have hn₀ : n ≠ 0 := by rintro rfl; simp at hnpos

Result:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
case bc
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ↑n * ‖x‖ < δ

Tactic:
simpa only [norm_mul, Real.norm_natCast, lt_div_iff₀ hnpos, mul_comm] using hxδ

Result:
no goals