-- Mathlib/Geometry/Manifold/PartitionOfUnity.lean
theorem IsOpen.exists_msmooth_support_eq {s : Set M} (hs : IsOpen s) :
    ∃ f : M → ℝ, f.support = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ) ∞ f ∧ ∀ x, 0 ≤ f x

Proof state:
case intro.refine_3
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
⊢ ∀ (x : M), 0 ≤ (fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) x

Tactic:
intro x

Result:
case intro.refine_3
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
⊢ 0 ≤ (fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) x

Proof state:
case intro.refine_2.hg
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
c x : M
hx : x ∈ tsupport ⇑(f c)
⊢ ContMDiffAt I I ∞ (↑(chartAt H c)) x

Tactic:
exact contMDiffAt_of_mem_maximalAtlas (IsManifold.chart_mem_maximalAtlas _)
  (hf c hx)

Result:
no goals

Proof state:
case intro.refine_1.refine_1.h
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∈ s
B : ∃ c, 0 < (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
c : M
hc : (f c) x = 0
⊢ c ∈ fun x_1 => (fun c => (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) x_1 = 0

Tactic:
simpa only [mul_eq_zero] using Or.inl hc

Result:
no goals

Proof state:
case intro.refine_3
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
⊢ 0 ≤ (fun x => ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)) x

Tactic:
apply finsum_nonneg (fun c ↦ h''g c x)

Result:
no goals

Proof state:
case intro.refine_1.refine_2
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∉ s
⊢ ∑ᶠ (c : M), (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x) = 0

Tactic:
apply finsum_eq_zero_of_forall_eq_zero

Result:
case intro.refine_1.refine_2.h
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
h''g : ∀ (c x : M), 0 ≤ (f c) x * g c (↑(chartAt H c) x)
x : M
hx : x ∉ s
⊢ ∀ (x_1 : M), (f x_1) x * g x_1 (↑(chartAt H x_1) x) = 0

Proof state:
case intro
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
⊢ ∃ f, support f = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ f ∧ ∀ (x : M), 0 ≤ f x

Tactic:
have h'g : ∀ c x, 0 ≤ g c x := fun c x ↦ (hg c (mem_range_self (f := g c) x)).1

Result:
case intro
E : Type uE
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : NormedSpace ℝ E
H : Type uH
inst✝⁶ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type uM
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
inst✝³ : FiniteDimensional ℝ E
inst✝² : IsManifold I ∞ M
inst✝¹ : SigmaCompactSpace M
inst✝ : T2Space M
s : Set M
hs : IsOpen s
f : SmoothPartitionOfUnity M I M
hf : f.IsSubordinate fun x => (chartAt H x).source
g : M → H → ℝ
g_supp : ∀ (c : M), support (g c) = (chartAt H c).target ∩ ↑(chartAt H c).symm ⁻¹' s
g_diff : ∀ (c : M), ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ (g c)
hg : ∀ (c : M), range (g c) ⊆ Icc 0 1
h'g : ∀ (c : M) (x : H), 0 ≤ g c x
⊢ ∃ f, support f = s ∧ ContMDiff I 𝓘(ℝ, ℝ) ∞ f ∧ ∀ (x : M), 0 ≤ f x