-- Mathlib/Analysis/Calculus/FDeriv/Extend.lean
theorem hasFDerivWithinAt_closure_of_tendsto_fderiv {f : E → F} {s : Set E} {x : E} {f' : E →L[ℝ] F}
    (f_diff : DifferentiableOn ℝ f s) (s_conv : Convex ℝ s) (s_open : IsOpen s)
    (f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y)
    (h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')) :
    HasFDerivWithinAt f f' (closure s) x

Proof state:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
this : ∀ p ∈ closure (B ∩ s) ×ˢ closure (B ∩ s), ‖f p.2 - f p.1 - (f' p.2 - f' p.1)‖ ≤ ε * ‖p.2 - p.1‖
⊢ ∀ y ∈ B ∩ closure s, ‖f y - f x - (f' y - f' x)‖ ≤ ε * ‖y - x‖

Tactic:
intro y y_in

Result:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
this : ∀ p ∈ closure (B ∩ s) ×ˢ closure (B ∩ s), ‖f p.2 - f p.1 - (f' p.2 - f' p.1)‖ ≤ ε * ‖p.2 - p.1‖
y : E
y_in : y ∈ B ∩ closure s
⊢ ‖f y - f x - (f' y - f' x)‖ ≤ ε * ‖y - x‖

Proof state:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
key : ∀ p ∈ (B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s), ‖f p.2 - f p.1 - (f' p.2 - f' p.1)‖ ≤ ε * ‖p.2 - p.1‖
u v : E
uv_in : (u, v) ∈ closure ((B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s))
f_cont' : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt (f - ⇑f') s y
this : (B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s) ⊆ s ×ˢ s
u_in : u ∈ closure s
v_in : v ∈ closure s
⊢ Tendsto (fun y => ε * ‖y.2 - y.1‖) (𝓝[s ×ˢ s] (u, v)) (𝓝 (ε * ‖v - u‖))

Tactic:
apply tendsto_nhdsWithin_of_tendsto_nhds

Result:
case h
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
key : ∀ p ∈ (B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s), ‖f p.2 - f p.1 - (f' p.2 - f' p.1)‖ ≤ ε * ‖p.2 - p.1‖
u v : E
uv_in : (u, v) ∈ closure ((B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s))
f_cont' : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt (f - ⇑f') s y
this : (B ∩ s) ×ˢ (B ∩ s) ⊆ s ×ˢ s
u_in : u ∈ closure s
v_in : v ∈ closure s
⊢ Tendsto (fun y => ε * ‖y.2 - y.1‖) (𝓝 (u, v)) (𝓝 (ε * ‖v - u‖))

Proof state:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
⊢ ∃ δ > 0, ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε

Tactic:
simpa [dist_zero_right] using tendsto_nhdsWithin_nhds.1 h ε ε_pos

Result:
no goals

Proof state:
case neg
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
⊢ HasFDerivWithinAt f f' (closure s) x

Tactic:
rw [HasFDerivWithinAt, hasFDerivAtFilter_iff_isLittleO, Asymptotics.isLittleO_iff]

Result:
case neg
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
⊢ ∀ ⦃c : ℝ⦄, 0 < c → ∀ᶠ (x_1 : E) in 𝓝[closure s] x, ‖f x_1 - f x - f' (x_1 - x)‖ ≤ c * ‖x_1 - x‖

Proof state:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
u v : E
u_in : (u, v).1 ∈ B ∩ s
v_in : (u, v).2 ∈ B ∩ s
conv : Convex ℝ (B ∩ s)
diff : DifferentiableOn ℝ f (B ∩ s)
⊢ ∀ z ∈ B ∩ s, ‖fderivWithin ℝ f (B ∩ s) z - f'‖ ≤ ε

Tactic:
intro z z_in

Result:
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
u v : E
u_in : (u, v).1 ∈ B ∩ s
v_in : (u, v).2 ∈ B ∩ s
conv : Convex ℝ (B ∩ s)
diff : DifferentiableOn ℝ f (B ∩ s)
z : E
z_in : z ∈ B ∩ s
⊢ ‖fderivWithin ℝ f (B ∩ s) z - f'‖ ≤ ε

Proof state:
case mk.intro
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
u v : E
u_in : (u, v).1 ∈ B ∩ s
v_in : (u, v).2 ∈ B ∩ s
⊢ ‖f (u, v).2 - f (u, v).1 - (f' (u, v).2 - f' (u, v).1)‖ ≤ ε * ‖(u, v).2 - (u, v).1‖

Tactic:
have conv : Convex ℝ (B ∩ s) := (convex_ball _ _).inter s_conv

Result:
case mk.intro
E : Type u_1
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
F : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : E → F
s : Set E
x : E
f' : E →L[ℝ] F
f_diff : DifferentiableOn ℝ f s
s_conv : Convex ℝ s
s_open : IsOpen s
f_cont : ∀ y ∈ closure s, ContinuousWithinAt f s y
h : Tendsto (fun y => fderiv ℝ f y) (𝓝[s] x) (𝓝 f')
hx : x ∈ closure s
ε : ℝ
ε_pos : 0 < ε
δ : ℝ
δ_pos : δ > 0
hδ : ∀ y ∈ s, dist y x < δ → ‖fderiv ℝ f y - f'‖ < ε
B : Set E := ball x δ
u v : E
u_in : (u, v).1 ∈ B ∩ s
v_in : (u, v).2 ∈ B ∩ s
conv : Convex ℝ (B ∩ s)
⊢ ‖f (u, v).2 - f (u, v).1 - (f' (u, v).2 - f' (u, v).1)‖ ≤ ε * ‖(u, v).2 - (u, v).1‖