-- Mathlib/Analysis/Calculus/ContDiff/Basic.lean
theorem ContDiffWithinAt.comp {s : Set E} {t : Set F} {g : F → G} {f : E → F} (x : E)
    (hg : ContDiffWithinAt 𝕜 n g t (f x)) (hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n f s x) (st : MapsTo f s t) :
    ContDiffWithinAt 𝕜 n (g ∘ f) s x

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
⊢ ∃ u ∈ 𝓝[insert x s] x, ∃ p, HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) (g ∘ f) p u

Tactic:
rcases hf m hm with ⟨u, hu, p, hp⟩

Result:
case intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
⊢ ∃ u ∈ 𝓝[insert x s] x, ∃ p, HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) (g ∘ f) p u

Proof state:
case h
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) g q v
w : Set E := insert x s ∩ (u ∩ f ⁻¹' v)
wv : w ⊆ f ⁻¹' v
wu : w ⊆ u
⊢ f '' s ⊆ t

Tactic:
exact image_subset_iff.mpr st

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 ω g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 ω f s x
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn ω f p u
h'p : ∀ (i : ℕ), AnalyticOn 𝕜 (fun x => p x i) u
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 ω (g ∘ f) s x

Tactic:
obtain ⟨v, hv, q, hq, h'q⟩ := hg

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 ω f s x
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn ω f p u
h'p : ∀ (i : ℕ), AnalyticOn 𝕜 (fun x => p x i) u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn ω g q v
h'q : ∀ (i : ℕ), AnalyticOn 𝕜 (fun x => q x i) v
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 ω (g ∘ f) s x

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) g q v
w : Set E := insert x s ∩ (u ∩ f ⁻¹' v)
wv : w ⊆ f ⁻¹' v
wu : w ⊆ u
⊢ v ∈ 𝓝[f '' insert x s] f x

Tactic:
apply nhdsWithin_mono _ _ hv

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) g q v
w : Set E := insert x s ∩ (u ∩ f ⁻¹' v)
wv : w ⊆ f ⁻¹' v
wu : w ⊆ u
⊢ f '' insert x s ⊆ insert (f x) t

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) g q v
⊢ ∃ u ∈ 𝓝[insert x s] x, ∃ p, HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) (g ∘ f) p u

Tactic:
let w := insert x s ∩ (u ∩ f ⁻¹' v)

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝⁶ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type uE
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝³ : NormedAddCommGroup F
inst✝² : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝¹ : NormedAddCommGroup G
inst✝ : NormedSpace 𝕜 G
n✝ : WithTop ℕ∞
s : Set E
t : Set F
g : F → G
f : E → F
x : E
st : MapsTo f s t
n : ℕ∞
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) g t (f x)
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) f s x
m : ℕ
hm : ↑m ≤ n
u : Set E
hu : u ∈ 𝓝[insert x s] x
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
hp : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) f p u
v : Set F
hv : v ∈ 𝓝[insert (f x) t] f x
q : F → FormalMultilinearSeries 𝕜 F G
hq : HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) g q v
w : Set E := insert x s ∩ (u ∩ f ⁻¹' v)
⊢ ∃ u ∈ 𝓝[insert x s] x, ∃ p, HasFTaylorSeriesUpToOn (↑m) (g ∘ f) p u