-- Mathlib/Analysis/Calculus/LHopital.lean
theorem lhopital_zero_right_on_Ioo (hab : a < b) (hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x)
    (hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x) (hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0)
    (hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)) (hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0))
    (hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l) :
    Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Proof state:
case refine_3.h
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this✝ : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
cmp : ∀ x ∈ Ioo a b, a < c x ∧ c x < x
x : ℝ
hx : x ∈ Ioo a b
this : a < c x ∧ c x < x
⊢ a < c x

Tactic:
linarith [this]

Result:
no goals

Proof state:
case intro
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
x : ℝ
hx : x ∈ Ioo a b
h₁ : c x ∈ Ioo a x
h₂ : f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
⊢ f' (c x) * g x = g x * f' (c x)

Tactic:
rw [mul_comm]

Result:
no goals

Proof state:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Tactic:
have : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x := by
  intro x hx
  rcases hc x hx with ⟨h₁, h₂⟩
  field_simp [hg x hx, hg' (c x) ((sub x hx) h₁)]
  simp only [h₂]
  rw [mul_comm]

Result:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Proof state:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
cmp : ∀ x ∈ Ioo a b, a < c x ∧ c x < x
⊢ Tendsto c (𝓝[Ioo a b] a) (𝓝[>] a)

Tactic:
refine tendsto_nhdsWithin_of_tendsto_nhds_of_eventually_within _
  (tendsto_of_tendsto_of_tendsto_of_le_of_le' tendsto_const_nhds
    (tendsto_nhdsWithin_of_tendsto_nhds tendsto_id) ?_ ?_) ?_

Result:
case refine_1
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
cmp : ∀ x ∈ Ioo a b, a < c x ∧ c x < x
⊢ ∀ᶠ (b : ℝ) in 𝓝[Ioo a b] a, a ≤ c b

case refine_2
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
cmp : ∀ x ∈ Ioo a b, a < c x ∧ c x < x
⊢ ∀ᶠ (b : ℝ) in 𝓝[Ioo a b] a, c b ≤ id b

case refine_3
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
c : ℝ → ℝ
hc : ∀ x ∈ Ioo a b, c x ∈ Ioo a x ∧ f x * g' (c x) = g x * f' (c x)
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ((fun x' => f' x' / g' x') ∘ c) x = f x / g x
cmp : ∀ x ∈ Ioo a b, a < c x ∧ c x < x
⊢ ∀ᶠ (x : ℝ) in 𝓝[Ioo a b] a, c x ∈ Ioi a

Proof state:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Tactic:
have hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0 := by
  intro x hx h
  have : Tendsto g (𝓝[<] x) (𝓝 0) := by
    rw [← h, ← nhdsWithin_Ioo_eq_nhdsLT hx.1]
    exact ((hgg' x hx).continuousAt.continuousWithinAt.mono <| sub x hx).tendsto
  obtain ⟨y, hyx, hy⟩ : ∃ c ∈ Ioo a x, g' c = 0 :=
    exists_hasDerivAt_eq_zero' hx.1 hga this fun y hy => hgg' y <| sub x hx hy
  exact hg' y (sub x hx hyx) hy

Result:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Proof state:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l

Tactic:
have : ∀ x ∈ Ioo a b, ∃ c ∈ Ioo a x, f x * g' c = g x * f' c := by
  intro x hx
  rw [← sub_zero (f x), ← sub_zero (g x)]
  exact exists_ratio_hasDerivAt_eq_ratio_slope' g g' hx.1 f f' (fun y hy => hgg' y <| sub x hx hy)
    (fun y hy => hff' y <| sub x hx hy) hga hfa
    (tendsto_nhdsWithin_of_tendsto_nhds (hgg' x hx).continuousAt.tendsto)
    (tendsto_nhdsWithin_of_tendsto_nhds (hff' x hx).continuousAt.tendsto)

Result:
a b : ℝ
l : Filter ℝ
f f' g g' : ℝ → ℝ
hab : a < b
hff' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt f (f' x) x
hgg' : ∀ x ∈ Ioo a b, HasDerivAt g (g' x) x
hg' : ∀ x ∈ Ioo a b, g' x ≠ 0
hfa : Tendsto f (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hga : Tendsto g (𝓝[>] a) (𝓝 0)
hdiv : Tendsto (fun x => f' x / g' x) (𝓝[>] a) l
sub : ∀ x ∈ Ioo a b, Ioo a x ⊆ Ioo a b
hg : ∀ x ∈ Ioo a b, g x ≠ 0
this : ∀ x ∈ Ioo a b, ∃ c ∈ Ioo a x, f x * g' c = g x * f' c
⊢ Tendsto (fun x => f x / g x) (𝓝[>] a) l