-- Mathlib/Analysis/Convex/Star.lean
theorem starConvex_iff_div : StarConvex 𝕜 x s ↔ ∀ ⦃y⦄, y ∈ s →
    ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s :=
  ⟨fun h y hy a b ha hb hab => by
    apply h hy
    · positivity
    · positivity
    · rw [← add_div]
      exact div_self hab.ne',
  fun h y hy a b ha hb hab => by
    have h' := h hy ha hb
    rw [hab, div_one, div_one] at h'
    exact h' zero_lt_one⟩

Proof state:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ a / (a + b) + b / (a + b) = 1

Tactic:
rw [← add_div]

Result:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ (a + b) / (a + b) = 1

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s

Tactic:
apply h hy

Result:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ 0 ≤ a / (a + b)

case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ 0 ≤ b / (a + b)

case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ a / (a + b) + b / (a + b) = 1

Proof state:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ (a + b) / (a + b) = 1

Tactic:
exact div_self hab.ne'

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : ∀ ⦃y : E⦄, y ∈ s → ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
⊢ a • x + b • y ∈ s

Tactic:
have h' := h hy ha hb

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : ∀ ⦃y : E⦄, y ∈ s → ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
h' : 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
⊢ a • x + b • y ∈ s

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : ∀ ⦃y : E⦄, y ∈ s → ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
h' : 0 < 1 → a • x + b • y ∈ s
⊢ a • x + b • y ∈ s

Tactic:
exact h' zero_lt_one

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : ∀ ⦃y : E⦄, y ∈ s → ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
h' : 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
⊢ a • x + b • y ∈ s

Tactic:
rw [hab, div_one, div_one] at h'

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : ∀ ⦃y : E⦄, y ∈ s → ∀ ⦃a b : 𝕜⦄, 0 ≤ a → 0 ≤ b → 0 < a + b → (a / (a + b)) • x + (b / (a + b)) • y ∈ s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
h' : 0 < 1 → a • x + b • y ∈ s
⊢ a • x + b • y ∈ s

Proof state:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ 0 ≤ b / (a + b)

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
case a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : LinearOrderedField 𝕜
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module 𝕜 E
x : E
s : Set E
h : StarConvex 𝕜 x s
y : E
hy : y ∈ s
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : 0 < a + b
⊢ 0 ≤ a / (a + b)

Tactic:
positivity

Result:
no goals