-- 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:
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‖

Tactic:
have hz : z ∈ ball x₀ r := mem_ball_iff_norm.2 <| by
  calc
    _ = ‖(x - x₀) + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)‖ := by simp only [z, add_sub_right_comm]
    _ ≤ ‖x - x₀‖ + ‖(ε / ‖x - y‖) • (x - y)‖ := norm_add_le ..
    _ < r - ε + ε :=
      add_lt_add_of_lt_of_le (mem_ball_iff_norm.1 hx) <| by
        simp [norm_smul, abs_of_nonneg, hε.le, hxy.ne']
    _ = r := by simp

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
⊢ f x - f y ≤ 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)
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‖

Tactic:
have hab : a + b = 1 := by field_simp [a, b]

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‖)
hab : a + b = 1
⊢ 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‖
⊢ ‖z - x₀‖ = ‖x - x₀ + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)‖

Tactic:
simp only [z, add_sub_right_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
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
have hy' : y ∈ ball x₀ r := hx₀r hy

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
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ 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
oneside : ∀ {x y : E}, x ∈ ball x₀ (r - ε) → y ∈ ball x₀ (r - ε) → f x - f y ≤ K * ‖x - y‖
⊢ LipschitzOnWith K.toNNReal f (ball x₀ (r - ε))

Tactic:
refine .of_dist_le' fun x hx y hy ↦ ?_

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)
⊢ dist (f x) (f y) ≤ K * dist 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
⊢ ε * (f x - f y) ≤ ‖x - y‖ * (f z - f x)

Tactic:
rw [mul_sub, mul_sub, sub_le_sub_iff, ← add_mul]

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
⊢ (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
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)
⊢ 0 < ‖x - y‖

Tactic:
rwa [norm_sub_pos_iff]

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)
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
obtain rfl | hxy := eq_or_ne x y

Result:
case inl
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 : E
hx hy : x ∈ ball x₀ (r - ε)
⊢ f x - f x ≤ K * ‖x - x‖

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‖