-- Mathlib/Analysis/Normed/Module/Basic.lean
/-- A group homomorphism from a normed group to a real normed space,
bounded on a neighborhood of `0`, must be continuous. -/
lemma AddMonoidHom.continuous_of_isBounded_nhds_zero (f : G →+ H) (hs : s ∈ 𝓝 (0 : G))
    (hbounded : IsBounded (f '' s)) : Continuous f

Proof state:
case a0
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ 0 < ‖(↑n)⁻¹‖

Tactic:
simpa [pos_iff_ne_zero]

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
⊢ n ≠ 0

Tactic:
rintro rfl

Result:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
hn : C / ε < ↑0
hnpos : 0 < ↑0
⊢ False

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
hn : C / ε < ↑0
hnpos : 0 < ↑0
⊢ False

Tactic:
simp at hnpos

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
obtain ⟨n, hn⟩ := exists_nat_gt (C / ε)

Result:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
case bc
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖f (n • x)‖ < C

Tactic:
refine hC _ <| norm_nsmul_le.trans_lt ?_

Result:
case bc
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ↑n * ‖x‖ < δ

Proof state:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, dist x 0 < δ → dist (f x) (f 0) < ε

Tactic:
simp only [dist_zero_right, _root_.map_zero, exists_prop]

Result:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
have hnpos : 0 < (n : ℝ) := (div_pos hC₀ hε).trans hn

Result:
case intro.intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Tactic:
simp only [subset_def, mem_image, mem_ball, dist_zero_right, forall_exists_index, and_imp,
  forall_apply_eq_imp_iff₂] at hC

Result:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, ‖x‖ < δ → ‖f x‖ < ε

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ ‖f x‖ = ‖(↑n)⁻¹ • f (n • x)‖

Tactic:
simp [← Nat.cast_smul_eq_nsmul ℝ, hn₀]

Result:
no goals

Proof state:
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C ε : ℝ
hε : 0 < ε
hC : ∀ (a : G), ‖a‖ < δ → ‖f a‖ < C
hC₀ : 0 < C
n : ℕ
hn : C / ε < ↑n
hnpos : 0 < ↑n
hn₀ : n ≠ 0
x : G
hxδ : ‖x‖ < δ / ↑n
⊢ (↑n)⁻¹ * C < (C / ε)⁻¹ * C

Tactic:
gcongr

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
⊢ Continuous ⇑f

Tactic:
refine continuous_of_continuousAt_zero _ (continuousAt_iff.2 fun ε (hε : _ < _) => ?_)

Result:
case intro.intro.intro
G : Type u_6
H : Type u_7
inst✝² : SeminormedAddCommGroup G
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup H
inst✝ : NormedSpace ℝ H
s : Set G
f : G →+ H
hs : s ∈ 𝓝 0
hbounded : Bornology.IsBounded (⇑f '' s)
δ : ℝ
hδ : δ > 0
hUε : ball 0 δ ⊆ s
C : ℝ
hC : ⇑f '' ball 0 δ ⊆ ball 0 C
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ ∃ δ > 0, ∀ ⦃x : G⦄, dist x 0 < δ → dist (f x) (f 0) < ε