-- Mathlib/Analysis/Fourier/FourierTransformDeriv.lean
theorem fourierPowSMulRight_iteratedFDeriv_fourierIntegral [FiniteDimensional ℝ V]
    {μ : Measure V} [Measure.IsAddHaarMeasure μ] {K N : ℕ∞} (hf : ContDiff ℝ N f)
    (h'f : ∀ (k n : ℕ), k ≤ K → n ≤ N → Integrable (fun v ↦ ‖v‖^k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ)
    {k n : ℕ} (hk : k ≤ K) (hn : n ≤ N) {w : W} :
    fourierPowSMulRight (-L.flip)
      (iteratedFDeriv ℝ k (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f)) w n =
    fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂
      (iteratedFDeriv ℝ n (fun v ↦ fourierPowSMulRight L f v k)) w

Proof state:
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
⊢ ∀ᵐ (a : V) ∂μ,
    ‖iteratedFDeriv ℝ m (fun v => fourierPowSMulRight L f v k) a‖ ≤
      (2 * π) ^ k * (2 * ↑k + 2) ^ m * ‖L‖ ^ k *
        ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖a‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f a‖

Tactic:
filter_upwards with v

Result:
case h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
v : V
⊢ ‖iteratedFDeriv ℝ m (fun v => fourierPowSMulRight L f v k) v‖ ≤
    (2 * π) ^ k * (2 * ↑k + 2) ^ m * ‖L‖ ^ k *
      ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖

Proof state:
case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
v : V
i : ℕ
hi : i ≤ m
j : ℕ
hj : j ≤ k
⊢ (j, i) ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1)

Tactic:
simpa only [Finset.mem_product, Finset.mem_range_succ_iff] using ⟨hj, hi⟩

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
⊢ Integrable (iteratedFDeriv ℝ m fun v => fourierPowSMulRight L f v k) μ

Tactic:
apply (I.const_mul ((2 * π) ^ k * (2 * k + 2) ^ m * ‖L‖ ^ k)).mono'
  ((hf.fourierPowSMulRight L k).continuous_iteratedFDeriv (mod_cast hm)).aestronglyMeasurable

Result:
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
⊢ ∀ᵐ (a : V) ∂μ,
    ‖iteratedFDeriv ℝ m (fun v => fourierPowSMulRight L f v k) a‖ ≤
      (2 * π) ^ k * (2 * ↑k + 2) ^ m * ‖L‖ ^ k *
        ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖a‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f a‖

Proof state:
case h.hf
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
v : V
i✝ : ℕ
hi : i✝ ≤ m
j : ℕ
hj : j ≤ k
i : ℕ × ℕ
_hi : i ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1)
⊢ 0 ≤ (fun p => ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) i

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
⊢ Integrable (iteratedFDeriv ℝ m fun v => fourierPowSMulRight L f v k) μ

Tactic:
have I : Integrable (fun v ↦ ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1),
    ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ := by
  apply integrable_finset_sum _ (fun p hp ↦ ?_)
  simp only [Finset.mem_product, Finset.mem_range_succ_iff] at hp
  exact h'f _ _ ((Nat.cast_le.2 hp.1).trans hk) ((Nat.cast_le.2 hp.2).trans hm)

Result:
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
K N : ℕ∞
hf : ContDiff ℝ (↑N) f
h'f : ∀ (k n : ℕ), ↑k ≤ K → ↑n ≤ N → Integrable (fun v => ‖v‖ ^ k * ‖iteratedFDeriv ℝ n f v‖) μ
k n : ℕ
hk : ↑k ≤ K
hn : ↑n ≤ N
w : W
m : ℕ
hm : ↑m ≤ N
I : Integrable (fun v => ∑ p ∈ Finset.range (k + 1) ×ˢ Finset.range (m + 1), ‖v‖ ^ p.1 * ‖iteratedFDeriv ℝ p.2 f v‖) μ
⊢ Integrable (iteratedFDeriv ℝ m fun v => fourierPowSMulRight L f v k) μ