-- Mathlib/MeasureTheory/Integral/IntegralEqImproper.lean
theorem tendsto_limUnder_of_hasDerivAt_of_integrableOn_Ioi [CompleteSpace E]
    (hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x) (f'int : IntegrableOn f' (Ioi a)) :
    Tendsto f atTop (𝓝 (limUnder atTop f))

Proof state:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
y : ℝ
hy : ↑N ≤ y ∧ y ≤ x
⊢ HasDerivAt f (f' y) y

Tactic:
exact hderiv _ (h'N.trans_le hy.1)

Result:
no goals

Proof state:
case hint
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ IntervalIntegrable f' volume (↑N) x

Tactic:
rw [intervalIntegrable_iff_integrableOn_Ioc_of_le hx]

Result:
case hint
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ IntegrableOn f' (Ioc (↑N) x) volume

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
B : ⋂ n, Ici ↑n = ∅
L : Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 0)
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε

Tactic:
exact (tendsto_order.1 L).2 _ εpos

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
L : Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 (∫ (x : ℝ) in ⋂ n, Ici ↑n, ‖f' x‖))
⊢ ⋂ n, Ici ↑n = ∅

Tactic:
apply eq_empty_of_forall_not_mem (fun x ↦ ?_)

Result:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
L : Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 (∫ (x : ℝ) in ⋂ n, Ici ↑n, ‖f' x‖))
x : ℝ
⊢ x ∉ ⋂ n, Ici ↑n

Proof state:
case h_anti
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ Antitone fun n => Ici ↑n

Tactic:
intro m n hmn

Result:
case h_anti
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
m n : ℕ
hmn : m ≤ n
⊢ (fun n => Ici ↑n) n ≤ (fun n => Ici ↑n) m

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ Tendsto (fun n => ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖) atTop (𝓝 (∫ (x : ℝ) in ⋂ n, Ici ↑n, ‖f' x‖))

Tactic:
apply tendsto_setIntegral_of_antitone (fun n ↦ measurableSet_Ici)

Result:
case h_anti
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ Antitone fun n => Ici ↑n

case hfi
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ ∃ i, IntegrableOn (fun x => ‖f' x‖) (Ici ↑i) volume

Proof state:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
⊢ CauchySeq f

Tactic:
apply Metric.cauchySeq_iff'.2 (fun ε εpos ↦ ?_)

Result:
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ ∃ N, ∀ n ≥ N, dist (f n) (f N) < ε

Proof state:
case intro
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
n : ℕ
hn : a < ↑n
⊢ ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n

Tactic:
filter_upwards [Ioi_mem_atTop n] with m (hm : n < m) using hn.trans (Nat.cast_lt.mpr hm)

Result:
no goals

Proof state:
case hint
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ IntegrableOn f' (Ioc (↑N) x) volume

Tactic:
exact f'int.mono_set (Ioc_subset_Ioi_self.trans (Ioi_subset_Ioi h'N.le))

Result:
no goals

Proof state:
case hf
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
⊢ 0 ≤ᶠ[ae (volume.restrict (Ici ↑N))] fun x => ‖f' x‖

Tactic:
filter_upwards with x using norm_nonneg _

Result:
no goals

Proof state:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
y : ℝ
hy : y ∈ [[↑N, x]]
⊢ HasDerivAt f (f' y) y

Tactic:
simp only [hx, uIcc_of_le, mem_Icc] at hy

Result:
case hderiv
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
y : ℝ
hy : ↑N ≤ y ∧ y ≤ x
⊢ HasDerivAt f (f' y) y

Proof state:
case hst
E : Type u_1
f f' : ℝ → E
a : ℝ
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
hderiv : ∀ x ∈ Ioi a, HasDerivAt f (f' x) x
f'int : IntegrableOn f' (Ioi a) volume
ε : ℝ
εpos : ε > 0
A : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, ∫ (x : ℝ) in Ici ↑n, ‖f' x‖ < ε
B : ∀ᶠ (n : ℕ) in atTop, a < ↑n
N : ℕ
hN : ∫ (x : ℝ) in Ici ↑N, ‖f' x‖ < ε
h'N : a < ↑N
x : ℝ
hx : x ≥ ↑N
this : Ioc (↑N) x ⊆ Ici ↑N
⊢ Ioc (↑N) x ≤ᶠ[ae volume] Ici ↑N

Tactic:
exact this.eventuallyLE

Result:
no goals