-- Mathlib/Analysis/Analytic/IteratedFDeriv.lean
private lemma HasFPowerSeriesWithinOnBall.iteratedFDerivWithin_eq_sum_of_subset
    (h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r) (h' : AnalyticOn 𝕜 f s)
    (hs : UniqueDiffOn 𝕜 s) (hx : x ∈ s)
    {n : ℕ} (v : Fin n → E) (h's : s ⊆ EMetric.ball x r) :
    iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x v = ∑ σ : Perm (Fin n), p n (fun i ↦ v (σ i))

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
⊢ insert x s ∩ EMetric.ball x r = s

Tactic:
rw [Set.insert_eq_of_mem hx]

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
⊢ s ∩ EMetric.ball x r = s

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
gcont : ContDiff 𝕜 ω g
q : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F := fun k => if h : n = k then h ▸ p n else 0
A : HasFiniteFPowerSeriesOnBall g q x (n + 1) r
B : HasFPowerSeriesWithinOnBall g q s x r
J1 : iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x = iteratedFDerivWithin 𝕜 n g s x + iteratedFDerivWithin 𝕜 n (f - g) s x
⊢ AnalyticOn 𝕜 g s

Tactic:
apply gcont.contDiffOn.analyticOn

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
⊢ (iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x) v = ∑ σ : Perm (Fin n), (p n) fun i => v (σ i)

Tactic:
have I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s := by
  rw [Set.insert_eq_of_mem hx]
  exact Set.inter_eq_left.2 h's

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
⊢ (iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x) v = ∑ σ : Perm (Fin n), (p n) fun i => v (σ i)

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
gcont : ContDiff 𝕜 ω g
q : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F := fun k => if h : n = k then h ▸ p n else 0
⊢ ∀ y ∈ EMetric.ball 0 r, (∑ i ∈ Finset.range (n + 1), (q i) fun x => y) = g (x + y)

Tactic:
intro y hy

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
gcont : ContDiff 𝕜 ω g
q : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F := fun k => if h : n = k then h ▸ p n else 0
y : E
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
⊢ (∑ i ∈ Finset.range (n + 1), (q i) fun x => y) = g (x + y)

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
gcont : ContDiff 𝕜 ω g
q : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F := fun k => if h : n = k then h ▸ p n else 0
A : HasFiniteFPowerSeriesOnBall g q x (n + 1) r
B : HasFPowerSeriesWithinOnBall g q s x r
this : f = g + (f - g)
⊢ iteratedFDerivWithin 𝕜 n (g + (f - g)) s x = iteratedFDerivWithin 𝕜 n g s x + iteratedFDerivWithin 𝕜 n (f - g) s x

Tactic:
rw [iteratedFDerivWithin_add_apply (gcont.of_le le_top).contDiffWithinAt
  (by exact (fcont _ hx).sub (gcont.of_le le_top).contDiffWithinAt) hs hx]

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
⊢ (iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x) v = ∑ σ : Perm (Fin n), (p n) fun i => v (σ i)

Tactic:
let g : E → F := fun z ↦ p n (fun _ ↦ z - x)

Result:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
⊢ (iteratedFDerivWithin 𝕜 n f s x) v = ∑ σ : Perm (Fin n), (p n) fun i => v (σ i)

Proof state:
𝕜 : Type u_1
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
h : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h' : AnalyticOn 𝕜 f s
hs : UniqueDiffOn 𝕜 s
hx : x ∈ s
n : ℕ
v : Fin n → E
h's : s ⊆ EMetric.ball x r
I : insert x s ∩ EMetric.ball x r = s
fcont : ContDiffOn 𝕜 (↑n) f s
g : E → F := fun z => (p n) fun x_1 => z - x
gcont : ContDiff 𝕜 ω g
q : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F := fun k => if h : n = k then h ▸ p n else 0
m : ℕ
hm : n + 1 ≤ m
this : n ≠ m
⊢ q m = 0

Tactic:
simp [q, this]

Result:
no goals