-- Mathlib/Analysis/Calculus/Monotone.lean
theorem MonotoneOn.ae_differentiableWithinAt_of_mem {f : ℝ → ℝ} {s : Set ℝ} (hf : MonotoneOn f s) :
    ∀ᵐ x, x ∈ s → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Proof state:
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g

Tactic:
have : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x := nhdsWithin_le_nhds (Ioo_mem_nhds h'x.2.1 h'x.2.2)

Result:
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g

Proof state:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
apply hx.differentiableWithinAt.congr_of_eventuallyEq _ (gf ⟨h'x.1, h'x.2.1.le, h'x.2.2.le⟩)

Result:
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g

Proof state:
case h.intro.intro
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
filter_upwards [hg.ae_differentiableAt] with x hx

Result:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
⊢ x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Proof state:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ (a b : ℝ), a ∈ s → b ∈ s → a < b → ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
intro a b as bs _

Result:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Proof state:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
y : ℝ
hy : y ∈ s
h'y : y ∈ Ioo a b
⊢ f y = g y

Tactic:
exact gf ⟨hy, h'y.1.le, h'y.2.le⟩

Result:
no goals

Proof state:
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g

Tactic:
filter_upwards [self_mem_nhdsWithin, this] with y hy h'y

Result:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
y : ℝ
hy : y ∈ s
h'y : y ∈ Ioo a b
⊢ f y = g y

Proof state:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
⊢ x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
intro h'x

Result:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Proof state:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
obtain ⟨g, hg, gf⟩ : ∃ g : ℝ → ℝ, Monotone g ∧ EqOn f g (s ∩ Icc a b) :=
  (hf.mono inter_subset_left).exists_monotone_extension
    (hf.map_bddBelow inter_subset_left ⟨a, fun x hx => hx.2.1, as⟩)
    (hf.map_bddAbove inter_subset_left ⟨b, fun x hx => hx.2.2, bs⟩)

Result:
case h.intro.intro
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Proof state:
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s → DifferentiableWithinAt ℝ f s x

Tactic:
apply ae_of_mem_of_ae_of_mem_inter_Ioo

Result:
case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ (a b : ℝ), a ∈ s → b ∈ s → a < b → ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x