-- Mathlib/Analysis/Distribution/SchwartzSpace.lean
theorem isBigO_cocompact_zpow_neg_nat (k : ℕ) :
    f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-k : ℤ)

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ ‖f x‖ ≤ d * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Tactic:
rw [Real.norm_of_nonneg (zpow_nonneg (norm_nonneg _) _), zpow_neg, ← div_eq_mul_inv, le_div_iff₀']

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ ‖x‖ ^ ↑k * ‖f x‖ ≤ d

case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ 0 < ‖x‖ ^ ↑k

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ∃ c, ∀ᶠ (x : E) in cocompact E, ‖f x‖ ≤ c * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Tactic:
refine ⟨d, Filter.Eventually.filter_mono Filter.cocompact_le_cofinite ?_⟩

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ∀ᶠ (x : E) in cofinite, ‖f x‖ ≤ d * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ⇑f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-↑k)

Tactic:
simp_rw [Asymptotics.IsBigO, Asymptotics.IsBigOWith]

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ∃ c, ∀ᶠ (x : E) in cocompact E, ‖f x‖ ≤ c * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ∀ᶠ (x : E) in cofinite, ‖f x‖ ≤ d * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Tactic:
refine (Filter.eventually_cofinite_ne 0).mono fun x hx => ?_

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ ‖f x‖ ≤ d * ‖‖x‖ ^ (-↑k)‖

Proof state:
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
⊢ ⇑f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-↑k)

Tactic:
obtain ⟨d, _, hd'⟩ := f.decay k 0

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ 0 (⇑f) x‖ ≤ d
⊢ ⇑f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-↑k)

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ ‖x‖ ^ ↑k * ‖f x‖ ≤ d

case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ 0 < ‖x‖ ^ ↑k

Tactic:
exacts [hd' x, zpow_pos (norm_pos_iff.mpr hx) _]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ 0 (⇑f) x‖ ≤ d
⊢ ⇑f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-↑k)

Tactic:
simp only [norm_iteratedFDeriv_zero] at hd'

Result:
case intro.intro
E : Type u_4
F : Type u_5
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℝ E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℝ F
f : 𝓢(E, F)
k : ℕ
d : ℝ
left✝ : 0 < d
hd' : ∀ (x : E), ‖x‖ ^ k * ‖f x‖ ≤ d
⊢ ⇑f =O[cocompact E] fun x => ‖x‖ ^ (-↑k)