-- Mathlib/Analysis/Analytic/Basic.lean
theorem HasFPowerSeriesWithinOnBall.tendsto_partialSum_prod {y : E}
    (hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r) (hy : y ∈ EMetric.ball (0 : E) r)
    (h'y : x + y ∈ insert x s) :
    Tendsto (fun (z : ℕ × E) ↦ p.partialSum z.1 z.2) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A✝ : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
r' : ℝ≥0
yr' : ‖y‖₊ < r'
r'r : ↑r' < r
yr'_2 : ‖y‖ < ↑r'
S : Summable fun n => ‖p n‖ * ↑r' ^ n
k : ℕ
hk : ∑' (n : ℕ), ‖p (n + k)‖ * ↑r' ^ (n + k) < ε / 4
A : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum k z.2) (p.partialSum k y) < ε / 4
B : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, ‖z.2‖₊ < r'
C : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, k ≤ z.1
n : ℕ
z : E
h'z : ‖(n, z).2‖₊ < r'
hkn : k ≤ (n, z).1
hz : ‖p.partialSum k z - p.partialSum k y‖ < ε / 4
w : E
hw : ‖w‖₊ < r'
⊢ ∑ i ∈ Finset.range (n - k), ‖p (i + k)‖ * ↑r' ^ (i + k) ≤ ∑' (i : ℕ), ‖p (i + k)‖ * ↑r' ^ (i + k)

Tactic:
apply sum_le_tsum _ (fun i _hi ↦ by positivity)

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A✝ : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
r' : ℝ≥0
yr' : ‖y‖₊ < r'
r'r : ↑r' < r
yr'_2 : ‖y‖ < ↑r'
S : Summable fun n => ‖p n‖ * ↑r' ^ n
k : ℕ
hk : ∑' (n : ℕ), ‖p (n + k)‖ * ↑r' ^ (n + k) < ε / 4
A : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum k z.2) (p.partialSum k y) < ε / 4
B : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, ‖z.2‖₊ < r'
C : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, k ≤ z.1
n : ℕ
z : E
h'z : ‖(n, z).2‖₊ < r'
hkn : k ≤ (n, z).1
hz : ‖p.partialSum k z - p.partialSum k y‖ < ε / 4
w : E
hw : ‖w‖₊ < r'
⊢ Summable fun i => ‖p (i + k)‖ * ↑r' ^ (i + k)

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A✝ : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
r' : ℝ≥0
yr' : ‖y‖₊ < r'
r'r : ↑r' < r
yr'_2 : ‖y‖ < ↑r'
S : Summable fun n => ‖p n‖ * ↑r' ^ n
k : ℕ
hk : ∑' (n : ℕ), ‖p (n + k)‖ * ↑r' ^ (n + k) < ε / 4
A : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum k z.2) (p.partialSum k y) < ε / 4
this : Metric.ball 0 ↑r' ∈ 𝓝 y
a : E
ha : a ∈ Metric.ball 0 ↑r'
⊢ ‖a‖₊ < r'

Tactic:
simpa [← coe_nnnorm] using ha

Result:
no goals

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
⊢ ∃ r', ‖y‖₊ < r' ∧ ↑r' < r

Tactic:
simp [edist_zero_eq_enorm] at hy

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
h'y : x + y ∈ insert x s
A : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
hy : ‖y‖ₑ < r
⊢ ∃ r', ‖y‖₊ < r' ∧ ↑r' < r

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
this : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 z.2 - p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 0)
⊢ Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 z.2) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))

Tactic:
simpa using A.add this

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
r' : ℝ≥0
yr' : ‖y‖₊ < r'
r'r : ↑r' < r
yr'_2 : ‖y‖ < ↑r'
S : Summable fun n => ‖p n‖ * ↑r' ^ n
k : ℕ
hk : ∑' (n : ℕ), ‖p (n + k)‖ * ↑r' ^ (n + k) < ε / 4
⊢ ∀ᶠ (x : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum x.1 x.2 - p.partialSum x.1 y) 0 < ε

Tactic:
have A : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y,
    dist (p.partialSum k z.2) (p.partialSum k y) < ε / 4 := by
  have : ContinuousAt (fun z ↦ p.partialSum k z) y := (p.partialSum_continuous k).continuousAt
  exact tendsto_snd (Metric.tendsto_nhds.1 this.tendsto (ε / 4) (by linarith))

Result:
case intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A✝ : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
ε : ℝ
εpos : ε > 0
r' : ℝ≥0
yr' : ‖y‖₊ < r'
r'r : ↑r' < r
yr'_2 : ‖y‖ < ↑r'
S : Summable fun n => ‖p n‖ * ↑r' ^ n
k : ℕ
hk : ∑' (n : ℕ), ‖p (n + k)‖ * ↑r' ^ (n + k) < ε / 4
A : ∀ᶠ (z : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum k z.2) (p.partialSum k y) < ε / 4
⊢ ∀ᶠ (x : ℕ × E) in atTop ×ˢ 𝓝 y, dist (p.partialSum x.1 x.2 - p.partialSum x.1 y) 0 < ε

Proof state:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
⊢ Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 z.2) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))

Tactic:
have A : Tendsto (fun (z : ℕ × E) ↦ p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y))) := by
  apply (hf.tendsto_partialSum hy h'y).comp tendsto_fst

Result:
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace 𝕜 F
f : E → F
p : FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
s : Set E
x : E
r : ℝ≥0∞
y : E
hf : HasFPowerSeriesWithinOnBall f p s x r
hy : y ∈ EMetric.ball 0 r
h'y : x + y ∈ insert x s
A : Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 y) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))
⊢ Tendsto (fun z => p.partialSum z.1 z.2) (atTop ×ˢ 𝓝 y) (𝓝 (f (x + y)))