-- Mathlib/Probability/Kernel/Composition/CompProd.lean
theorem lintegral_compProd' (κ : Kernel α β) [IsSFiniteKernel κ] (η : Kernel (α × β) γ)
    [IsSFiniteKernel η] (a : α) {f : β → γ → ℝ≥0∞} (hf : Measurable (Function.uncurry f)) :
    ∫⁻ bc, f bc.1 bc.2 ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ b, ∫⁻ c, f b c ∂η (a, b) ∂κ a

Proof state:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
this : ∀ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) = ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)
h_some_meas_integral : ∀ (f' : SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞), Measurable fun b => ∫⁻ (c : γ), f' (b, c) ∂η (a, b)
⊢ ⨆ n, ∫⁻ (a : β × γ), (F n) a ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ (b : β), ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b) ∂κ a

Tactic:
rw [lintegral_iSup]

Result:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
this : ∀ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) = ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)
h_some_meas_integral : ∀ (f' : SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞), Measurable fun b => ∫⁻ (c : γ), f' (b, c) ∂η (a, b)
⊢ ⨆ n, ∫⁻ (a : β × γ), (F n) a ∂(κ ⊗ₖ η) a = ⨆ n, ∫⁻ (a_1 : β), ∫⁻ (c : γ), (F n) (a_1, c) ∂η (a, a_1) ∂κ a

case hf
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
this : ∀ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) = ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)
h_some_meas_integral : ∀ (f' : SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞), Measurable fun b => ∫⁻ (c : γ), f' (b, c) ∂η (a, b)
⊢ ∀ (n : ℕ), Measurable fun b => ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)

case h_mono
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
this : ∀ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) = ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)
h_some_meas_integral : ∀ (f' : SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞), Measurable fun b => ∫⁻ (c : γ), f' (b, c) ∂η (a, b)
⊢ Monotone fun n b => ∫⁻ (c : γ), (F n) (b, c) ∂η (a, b)

Proof state:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
⊢ ∫⁻ (bc : β × γ), ⨆ n, (F n) (bc.1, bc.2) ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) ∂κ a

Tactic:
rw [lintegral_iSup (fun n => (F n).measurable) h_mono]

Result:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
⊢ ⨆ n, ∫⁻ (a : β × γ), (F n) a ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ (b : β), ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (b, c) ∂η (a, b) ∂κ a

Proof state:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a✝ : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
a : β
⊢ ∫⁻ (c : γ), ⨆ n, (F n) (a, c) ∂η (a✝, a) = ⨆ n, ∫⁻ (c : γ), (F n) (a, c) ∂η (a✝, a)

Tactic:
rw [lintegral_iSup]

Result:
case hf
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a✝ : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
a : β
⊢ ∀ (n : ℕ), Measurable fun c => (F n) (a, c)

case h_mono
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a✝ : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
h_mono : Monotone F
a : β
⊢ Monotone fun n c => (F n) (a, c)

Proof state:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β × γ), ⨆ n, (F n) a = Function.uncurry f a
⊢ ∫⁻ (bc : β × γ), f bc.1 bc.2 ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ (b : β), ∫⁻ (c : γ), f b c ∂η (a, b) ∂κ a

Tactic:
simp only [Prod.forall, Function.uncurry_apply_pair] at h

Result:
α : Type u_1
β : Type u_2
γ : Type u_3
mα : MeasurableSpace α
mβ : MeasurableSpace β
mγ : MeasurableSpace γ
κ : Kernel α β
inst✝¹ : IsSFiniteKernel κ
η : Kernel (α × β) γ
inst✝ : IsSFiniteKernel η
a : α
f : β → γ → ℝ≥0∞
hf : Measurable (Function.uncurry f)
F : ℕ → SimpleFunc (β × γ) ℝ≥0∞ := SimpleFunc.eapprox (Function.uncurry f)
h : ∀ (a : β) (b : γ), ⨆ n, (F n) (a, b) = f a b
⊢ ∫⁻ (bc : β × γ), f bc.1 bc.2 ∂(κ ⊗ₖ η) a = ∫⁻ (b : β), ∫⁻ (c : γ), f b c ∂η (a, b) ∂κ a