-- Mathlib/Analysis/FunctionalSpaces/SobolevInequality.lean
theorem eLpNorm_le_eLpNorm_fderiv_of_le [FiniteDimensional ℝ F]
    {u : E → F} {s : Set E} (hu : ContDiff ℝ 1 u) (h2u : u.support ⊆ s)
    {p q : ℝ≥0} (hp : 1 ≤ p) (h2p : p < finrank ℝ E)
    (hpq : p⁻¹ - (finrank ℝ E : ℝ)⁻¹ ≤ (q : ℝ)⁻¹)
    (hs : Bornology.IsBounded s) :
    eLpNorm u q μ ≤ eLpNormLESNormFDerivOfLeConst F μ s p q * eLpNorm (fderiv ℝ u) p μ

Proof state:
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
hp' : ↑p'⁻¹ = ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹
this : ↑q ≤ ↑p'
t : ℝ≥0 := (μ s).toNNReal ^ (1 / ↑q - 1 / ↑p')
C : ℝ≥0 := SNormLESNormFDerivOfEqConst F μ ↑p
⊢ ↑C * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ * ↑t = ↑(eLpNormLESNormFDerivOfLeConst F μ s p q) * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ

Tactic:
simp_rw [eLpNormLESNormFDerivOfLeConst, ENNReal.coe_mul]

Result:
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
hp' : ↑p'⁻¹ = ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹
this : ↑q ≤ ↑p'
t : ℝ≥0 := (μ s).toNNReal ^ (1 / ↑q - 1 / ↑p')
C : ℝ≥0 := SNormLESNormFDerivOfEqConst F μ ↑p
⊢ ↑C * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ * ↑t =
    ↑((μ s).toNNReal ^ (1 / ↑q - 1 / ↑(p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹)) * ↑(SNormLESNormFDerivOfEqConst F μ ↑p) *
      eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ

Proof state:
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
⊢ ↑p'⁻¹ = ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹

Tactic:
rw [inv_inv, NNReal.coe_sub]

Result:
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
⊢ ↑p⁻¹ - ↑(↑(finrank ℝ E))⁻¹ = ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹

F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
⊢ (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ p⁻¹

Proof state:
case h.e'_4.h.e'_6.h
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
p' : ℝ≥0 := (p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)⁻¹
hp' : ↑p'⁻¹ = ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹
this : ↑q ≤ ↑p'
t : ℝ≥0 := (μ s).toNNReal ^ (1 / ↑q - 1 / ↑p')
C : ℝ≥0 := SNormLESNormFDerivOfEqConst F μ ↑p
⊢ 0 ≤ ↑q⁻¹ - (↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹)

Tactic:
simpa using hpq

Result:
no goals

Proof state:
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
⊢ eLpNorm u (↑q) μ ≤ ↑(eLpNormLESNormFDerivOfLeConst F μ s p q) * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ

Tactic:
by_cases hq0 : q = 0

Result:
case pos
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : q = 0
⊢ eLpNorm u (↑q) μ ≤ ↑(eLpNormLESNormFDerivOfLeConst F μ s p q) * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ

case neg
F : Type u_3
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ F
E : Type u_4
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ E
inst✝⁴ : MeasurableSpace E
inst✝³ : BorelSpace E
inst✝² : FiniteDimensional ℝ E
μ : Measure E
inst✝¹ : μ.IsAddHaarMeasure
inst✝ : FiniteDimensional ℝ F
u : E → F
s : Set E
hu : ContDiff ℝ 1 u
h2u : support u ⊆ s
p q : ℝ≥0
hp : 1 ≤ p
h2p : p < ↑(finrank ℝ E)
hpq : ↑p⁻¹ - (↑(finrank ℝ E))⁻¹ ≤ (↑q)⁻¹
hs : Bornology.IsBounded s
hq0 : ¬q = 0
⊢ eLpNorm u (↑q) μ ≤ ↑(eLpNormLESNormFDerivOfLeConst F μ s p q) * eLpNorm (fderiv ℝ u) (↑p) μ