-- Mathlib/Topology/Order/Rolle.lean
/-- If a function `f` is continuous on an open interval
and tends to the same value at its endpoints, then it has an extremum on this open interval. -/
lemma exists_isExtrOn_Ioo_of_tendsto (hab : a < b) (hfc : ContinuousOn f (Ioo a b))
    (ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)) (hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)) :
    ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Proof state:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝⁶ : ConditionallyCompleteLinearOrder X
inst✝⁵ : DenselyOrdered X
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : OrderTopology X
inst✝² : LinearOrder Y
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : OrderTopology Y
f : X → Y
a b : X
l : Y
hab : a < b
hfc : ContinuousOn f (Ioo a b)
ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)
hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)
h : EqOn (extendFrom (Ioo a b) f) f (Ioo a b)
⊢ ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Tactic:
obtain ⟨c, hc, hfc⟩ : ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn (extendFrom (Ioo a b) f) (Icc a b) c :=
  exists_Ioo_extr_on_Icc hab (continuousOn_Icc_extendFrom_Ioo hab.ne hfc ha hb)
    ((eq_lim_at_left_extendFrom_Ioo hab ha).trans (eq_lim_at_right_extendFrom_Ioo hab hb).symm)

Result:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝⁶ : ConditionallyCompleteLinearOrder X
inst✝⁵ : DenselyOrdered X
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : OrderTopology X
inst✝² : LinearOrder Y
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : OrderTopology Y
f : X → Y
a b : X
l : Y
hab : a < b
hfc✝ : ContinuousOn f (Ioo a b)
ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)
hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)
h : EqOn (extendFrom (Ioo a b) f) f (Ioo a b)
c : X
hc : c ∈ Ioo a b
hfc : IsExtrOn (extendFrom (Ioo a b) f) (Icc a b) c
⊢ ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Proof state:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝⁶ : ConditionallyCompleteLinearOrder X
inst✝⁵ : DenselyOrdered X
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : OrderTopology X
inst✝² : LinearOrder Y
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : OrderTopology Y
f : X → Y
a b : X
l : Y
hab : a < b
hfc : ContinuousOn f (Ioo a b)
ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)
hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)
⊢ ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Tactic:
have h : EqOn (extendFrom (Ioo a b) f) f (Ioo a b) := extendFrom_extends hfc

Result:
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝⁶ : ConditionallyCompleteLinearOrder X
inst✝⁵ : DenselyOrdered X
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : OrderTopology X
inst✝² : LinearOrder Y
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : OrderTopology Y
f : X → Y
a b : X
l : Y
hab : a < b
hfc : ContinuousOn f (Ioo a b)
ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)
hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)
h : EqOn (extendFrom (Ioo a b) f) f (Ioo a b)
⊢ ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Proof state:
case intro.intro
X : Type u_1
Y : Type u_2
inst✝⁶ : ConditionallyCompleteLinearOrder X
inst✝⁵ : DenselyOrdered X
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : OrderTopology X
inst✝² : LinearOrder Y
inst✝¹ : TopologicalSpace Y
inst✝ : OrderTopology Y
f : X → Y
a b : X
l : Y
hab : a < b
hfc✝ : ContinuousOn f (Ioo a b)
ha : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 l)
hb : Tendsto f (𝓝[<] b) (𝓝 l)
h : EqOn (extendFrom (Ioo a b) f) f (Ioo a b)
c : X
hc : c ∈ Ioo a b
hfc : IsExtrOn (extendFrom (Ioo a b) f) (Icc a b) c
⊢ ∃ c ∈ Ioo a b, IsExtrOn f (Ioo a b) c

Tactic:
exact ⟨c, hc, (hfc.on_subset Ioo_subset_Icc_self).congr h (h hc)⟩

Result:
no goals