-- Mathlib/Geometry/Manifold/ContMDiff/Basic.lean
/-- Let `M'` be a manifold whose chart structure is given by an open embedding `e'` into its model
space `H'`. If `e' ∘ f : M → H'` is `C^n`, then `f` is `C^n`.

This is useful, for example, when `e' ∘ f = g ∘ e` for smooth maps `e : M → X` and `g : X → H'`. -/
lemma ContMDiff.of_comp_isOpenEmbedding {f : M → M'} (hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)) :
    haveI := h'.singletonChartedSpace; ContMDiff I I' n f

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ∀ (x : M), (e' ∘ f) x ∈ range e'

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case h
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
x✝ : M
⊢ f x✝ = (↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f) x✝

Tactic:
rw [Function.comp_apply, Function.comp_apply, IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph_left_inv]

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
⊢ ContMDiff I I' n f

Tactic:
have : f = (h'.toPartialHomeomorph e').symm ∘ e' ∘ f := by
  ext
  rw [Function.comp_apply, Function.comp_apply, IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph_left_inv]

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ContMDiff I I' n f

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
⊢ f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f

Tactic:
ext

Result:
case h
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
x✝ : M
⊢ f x✝ = (↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f) x✝

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ContMDiff I I' n (↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f)

Tactic:
apply @ContMDiffOn.comp_contMDiff _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
  h'.singletonChartedSpace _ _ (range e') _ (contMDiffOn_isOpenEmbedding_symm h') hf

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ∀ (x : M), (e' ∘ f) x ∈ range e'

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ContMDiff I I' n f

Tactic:
rw [this]

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
E' : Type u_5
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝³ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝² : TopologicalSpace M'
n : WithTop ℕ∞
inst✝¹ : ChartedSpace H M
inst✝ : Nonempty M'
e' : M' → H'
h' : IsOpenEmbedding e'
f : M → M'
hf : ContMDiff I I' n (e' ∘ f)
this : f = ↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f
⊢ ContMDiff I I' n (↑(IsOpenEmbedding.toPartialHomeomorph e' h').symm ∘ e' ∘ f)