-- Mathlib/MeasureTheory/Integral/Asymptotics.lean
theorem IsBigO.set_integral_isBigO
    (hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)) (hs : MeasurableSet s) (hμ : μ s < ⊤)  :
    (fun x ↦ ∫ i in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g

Proof state:
case h
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
this : IsFiniteMeasure (μ.restrict s)
y : ι
hy : y ∈ s
⊢ ‖f (y, x)‖ ≤ ‖g x‖ • C

Tactic:
rw [smul_eq_mul, mul_comm]

Result:
case h
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
this : IsFiniteMeasure (μ.restrict s)
y : ι
hy : y ∈ s
⊢ ‖f (y, x)‖ ≤ C * ‖g x‖

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
⊢ ‖∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ‖ ≤ ∫ (x_1 : ι) in s, ‖g x‖ • C ∂μ

Tactic:
haveI : IsFiniteMeasure (μ.restrict s) := ⟨by rw [Measure.restrict_apply_univ s]; exact hμ⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
this : IsFiniteMeasure (μ.restrict s)
⊢ ‖∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ‖ ≤ ∫ (x_1 : ι) in s, ‖g x‖ • C ∂μ

Proof state:
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
⊢ μ s < ⊤

Tactic:
exact hμ

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
⊢ (fun x => ∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g

Tactic:
refine isBigO_iff.mpr ⟨C * (μ s).toReal, eventually_iff_exists_mem.mpr ⟨v, hv, fun x hx ↦ ?_⟩⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
x : α
hx : x ∈ v
⊢ ‖∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ‖ ≤ C * (μ s).toReal * ‖g x‖

Proof state:
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
⊢ (fun x => ∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g

Tactic:
obtain ⟨C, hC⟩ := hf.bound

Result:
case intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
⊢ (fun x => ∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g

Proof state:
case intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
⊢ (fun x => ∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g

Tactic:
obtain ⟨u, hu, v, hv, huv⟩ := Filter.mem_prod_iff.mp htl

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
g : α → F
l : Filter α
ι : Type u_4
inst✝² : MeasurableSpace ι
f : ι × α → E
s : Set ι
μ : Measure ι
inst✝¹ : NormedSpace ℝ E
inst✝ : NormedAddCommGroup F
hf : f =O[𝓟 s ×ˢ l] (g ∘ Prod.snd)
hs : MeasurableSet s
hμ : μ s < ⊤
C : ℝ
hC : ∀ᶠ (x : ι × α) in 𝓟 s ×ˢ l, ‖f x‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) x‖
t : Set (ι × α)
htl : t ∈ 𝓟 s ×ˢ l
ht : ∀ y ∈ t, ‖f y‖ ≤ C * ‖(g ∘ Prod.snd) y‖
u : Set ι
hu : u ∈ 𝓟 s
v : Set α
hv : v ∈ l
huv : u ×ˢ v ⊆ t
⊢ (fun x => ∫ (i : ι) in s, f (i, x) ∂μ) =O[l] g