-- Mathlib/MeasureTheory/Integral/IntegralEqImproper.lean
theorem tendsto_limUnder_of_hasDerivAt_of_integrableOn_Ioi [CompleteSpace E]
    (hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x) (f'int : IntegrableOn f' (Ioi a)) :
    Tendsto f atTop (𝓝 (limUnder atTop f))

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ ‖f x - f ↑N‖ = ‖∫ (t : ℝ) in Ioc (↑N) x, f' t‖

Tactic:
rw [← intervalIntegral.integral_of_le hx, intervalIntegral.integral_eq_sub_of_hasDerivAt]

Result:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ ∀ x_1 ∈ [[↑N, x]], HasDerivAt f (f' x_1) x_1

case hint
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ IntervalIntegrable f' volume (↑N) x

Proof state:
case hfi
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ IntegrableOn (fun x => ‖f' x‖) (Ici ↑N) volume

Tactic:
apply IntegrableOn.mono_set f'int.norm (Ici_subset_Ioi.2 h'N)

Result:
no goals

Proof state:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ ∀ x_1 ∈ [[↑N, x]], HasDerivAt f (f' x_1) x_1

Tactic:
intro y hy

Result:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
y : ℝ
hy : y ∈ [[↑N, x]]
⊢ HasDerivAt f (f' y) y

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
⊢ ∃ N, ∀ n ≥ N, dist (f n) (f N) < ε

Tactic:
rcases (A.and B).exists with ⟨N, hN, h'N⟩

Result:
case intro.intro
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
⊢ ∃ N, ∀ n ≥ N, dist (f n) (f N) < ε

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n

Tactic:
rcases exists_nat_gt a with ⟨n, hn⟩

Result:
case intro
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
n : ℕ
hn : a < ↑n
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n

Proof state:
case h_anti
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
m n : ℕ
hmn : m ≤ n
⊢ (fun n => Ici ↑n) n ≤ (fun n => Ici ↑n) m

Tactic:
exact Ici_subset_Ici.2 (Nat.cast_le.mpr hmn)

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
⊢ Tendsto f atTop (𝓝 (limUnder atTop f))

Tactic:
suffices ∃ a, Tendsto f atTop (𝓝 a) from tendsto_nhds_limUnder this

Result:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
⊢ ∃ a, Tendsto f atTop (𝓝 a)

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
L : Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 (∫ (x : ℝ) in ⋂ n, Ici ↑n, ‖f' x‖))
B : ⋂ n, Ici ↑n = ∅
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε

Tactic:
simp only [B, Measure.restrict_empty, integral_zero_measure] at L

Result:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
B : ⋂ n, Ici ↑n = ∅
L : Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 0)
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε