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theorem HasFPowerSeriesWithinOnBall.isBigO_image_sub_image_sub_deriv_principal
    (hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r) (hr : r' < r) :
    (fun y : E × E => f y.1 - f y.2 - p 1 fun _ => y.1 - y.2)
      =O[𝓟 (EMetric.ball (x, x) r' ∩ ((insert x s) ×ˢ (insert x s)))]
      fun y => ‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n)
hAB : ∀ (n : ℕ), ‖A (n + 2)‖ ≤ B n
⊢ HasSum B (L y)

Tactic:
apply HasSum.mul_left

Result:
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n)
hAB : ∀ (n : ℕ), ‖A (n + 2)‖ ≤ B n
⊢ HasSum (fun i => (↑i + 2) * a ^ i) (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
⊢ ‖f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2‖ ≤ L y

Tactic:
set B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((n + 2) * a ^ n)

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n)
⊢ ‖f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2‖ ≤ L y

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n)
n : ℕ
⊢ C * a ^ (n + 2) / ↑r' ^ (n + 2) * ↑r' ^ n * (↑(n + 2) * ‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) = B n

Tactic:
field_simp [B, pow_succ]

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
y : E × E
hy' : ‖y - (x, x)‖₊ < r'
ys : y ∈ insert x s ×ˢ insert x s
hy : y ∈ EMetric.ball x r ×ˢ EMetric.ball x r
A : ℕ → F := fun n => ((p n) fun x_1 => y.1 - x) - (p n) fun x_1 => y.2 - x
hA : HasSum (fun n => A (n + 2)) (f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2)
B : ℕ → ℝ := fun n => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n)
n : ℕ
⊢ C * (a ^ n * a * a) * ↑r' ^ n * ((↑n + 2) * ‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (↑r' * ↑r') =
    C * (a * a) * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * ((↑n + 2) * a ^ n) * (↑r' ^ n * ↑r' * ↑r')

Proof state:
case intro.inr.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
r' : ℝ≥0
hr : ↑r' < r
hr'0 : 0 < r'
a : ℝ
ha : a ∈ Ioo 0 1
C : ℝ
hC : 0 < C
hp : ∀ (n : ℕ), ‖p n‖ ≤ C * a ^ n / ↑r' ^ n
L : E × E → ℝ := fun y => C * (a / ↑r') ^ 2 * (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖) * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a))
hL : ∀ y ∈ EMetric.ball (x, x) ↑r' ∩ insert x s ×ˢ insert x s, ‖f y.1 - f y.2 - (p 1) fun x => y.1 - y.2‖ ≤ L y
⊢ (fun y =>
      C * (a / ↑r') ^ 2 * (a / (1 - a) ^ 2 + 2 / (1 - a)) *
        (‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖)) =O[𝓟 (EMetric.ball (x, x) ↑r' ∩ insert x s ×ˢ insert x s)]
    fun y => ‖y - (x, x)‖ * ‖y.1 - y.2‖

Tactic:
exact (isBigO_refl _ _).const_mul_left _

Result:
no goals