-- Mathlib/Topology/Algebra/Module/Multilinear/Bounded.lean
theorem image_multilinear' [Nonempty ι] {s : Set (∀ i, E i)} (hs : IsVonNBounded 𝕜 s)
    (f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F) : IsVonNBounded 𝕜 (f '' s) := fun V hV ↦ by
  classical
  if h₁ : ∀ c : 𝕜, ‖c‖ ≤ 1 then
    exact absorbs_iff_norm.2 ⟨2, fun c hc ↦ by linarith [h₁ c]⟩
  else
    let _ : NontriviallyNormedField 𝕜 := ⟨by simpa using h₁⟩
    obtain ⟨I, t, ht₀, hft⟩ :
        ∃ (I : Finset ι) (t : ∀ i, Set (E i)), (∀ i, t i ∈ 𝓝 0) ∧ Set.pi I t ⊆ f ⁻¹' V

Proof state:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
⊢ ((fun x => a • x) ∘ ⇑f) x ∈ V

Tactic:
let ⟨i₀⟩ := ‹Nonempty ι›

Result:
case intro.intro.intro
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
i₀ : ι
⊢ ((fun x => a • x) ∘ ⇑f) x ∈ V

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
i₀ : ι
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
i : ι
hi : i ∈ ↑I
⊢ update y i₀ ((a / ∏ i ∈ I, c i) • y i₀) i ∈ t i

Tactic:
rcases eq_or_ne i i₀ with rfl | hne

Result:
case inl
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
i : ι
hi : i ∈ ↑I
⊢ update y i ((a / ∏ i ∈ I, c i) • y i) i ∈ t i

case inr
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
i₀ : ι
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
i : ι
hi : i ∈ ↑I
hne : i ≠ i₀
⊢ update y i₀ ((a / ∏ i ∈ I, c i) • y i₀) i ∈ t i

Proof state:
case inr
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
i₀ : ι
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
i : ι
hi : i ∈ ↑I
hne : i ≠ i₀
⊢ c i • x i ∈ t i

Tactic:
exact hc _ _ le_rfl _ hx

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
i₀ : ι
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
⊢ f (update y i₀ ((a / ∏ i ∈ I, c i) • y i₀)) = a • f x

Tactic:
rw [f.map_update_smul, update_eq_self, f.map_piecewise_smul, div_eq_mul_inv, mul_smul,
  inv_smul_smul₀ hc₀']

Result:
no goals

Proof state:
case h
ι : Type u_1
𝕜 : Type u_2
F : Type u_3
E : ι → Type u_4
inst✝⁷ : NormedField 𝕜
inst✝⁶ : (i : ι) → AddCommGroup (E i)
inst✝⁵ : (i : ι) → Module 𝕜 (E i)
inst✝⁴ : (i : ι) → TopologicalSpace (E i)
inst✝³ : AddCommGroup F
inst✝² : Module 𝕜 F
inst✝¹ : TopologicalSpace F
inst✝ : Nonempty ι
s : Set ((i : ι) → E i)
hs : IsVonNBounded 𝕜 s
f : ContinuousMultilinearMap 𝕜 E F
V : Set F
hV : V ∈ 𝓝 0
h₁ : ¬∀ (c : 𝕜), ‖c‖ ≤ 1
x✝ : NontriviallyNormedField 𝕜 := NontriviallyNormedField.mk ⋯
I : Finset ι
t : (i : ι) → Set (E i)
ht₀ : ∀ (i : ι), t i ∈ 𝓝 0
hft : (↑I).pi t ⊆ ⇑f ⁻¹' V
c : ι → 𝕜
hc₀ : ∀ (i : ι), c i ≠ 0
hc : ∀ (i : ι) (c' : 𝕜), ‖c'‖ ≤ ‖c i‖ → ∀ x ∈ s, c' • x i ∈ t i
hc₀' : ∏ i ∈ I, c i ≠ 0
a : 𝕜
ha : a ∈ {y | ‖y‖ < ‖∏ i ∈ I, c i‖}
x : (i : ι) → E i
hx : x ∈ s
y : (i : ι) → E i := I.piecewise (fun i => c i • x i) x
i : ι
hi : i ∈ ↑I
⊢ ‖∏ i ∈ I, c i‖ / ‖∏ i ∈ I, c i‖ ≤ 1

Tactic:
apply div_self_le_one

Result:
no goals