-- Mathlib/Geometry/Manifold/PartitionOfUnity.lean
theorem IsOpen.exists_msmooth_support_eq {s : Set M} (hs : IsOpen s) :
    ∃ f : M → ℝ, f.support = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ) ∞ f ∧ ∀ x, 0 ≤ f x

Proof state:
case intro.refine_1.refine_1
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∈ s
⊢ ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x) ≠ 0

Tactic:
apply ne_of_gt

Result:
case intro.refine_1.refine_1.h
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∈ s
⊢ 0 < ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)

Proof state:
case intro
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
⊢ ∃ f, support f = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ f ∧ ∀ (x : M), 0 ≤ f x

Tactic:
refine ⟨fun x ↦ ∑ᶠ c, f c x * g c (chartAt H c x), ?_, ?_, ?_⟩

Result:
case intro.refine_1
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
⊢ (support fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) = s

case intro.refine_2
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
⊢ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)

case intro.refine_3
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
⊢ ∀ (x : M), 0 ≤ (fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) x

Proof state:
case pos
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∉ s
c : M
Hx : x ∈ tsupport ⇑(f c)
⊢ g c (↑(chartAt H c) x) = 0

Tactic:
rw [← nmem_support, g_supp, ← mem_preimage, preimage_inter]

Result:
case pos
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∉ s
c : M
Hx : x ∈ tsupport ⇑(f c)
⊢ x ∉ ↑(chartAt H c) ⁻¹' (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c) ⁻¹' (↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s)

Proof state:
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
⊢ ∃ f, support f = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ f ∧ ∀ (x : M), 0 ≤ f x

Tactic:
rcases SmoothPartitionOfUnity.exists_isSubordinate_chartAt_source I M with ⟨f, hf⟩

Result:
case intro
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
⊢ ∃ f, support f = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ f ∧ ∀ (x : M), 0 ≤ f x