-- Mathlib/Analysis/Convex/Continuous.lean
lemma ConvexOn.lipschitzOnWith_of_abs_le (hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f) (hε : 0 < ε)
    (hM : ∀ a, dist a x₀ < r → |f a| ≤ M) :
    LipschitzOnWith (2 * M / ε).toNNReal f (ball x₀ (r - ε))

Proof state:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Tactic:
have hxyz : x = a • y + b • z := by
  calc
    x = a • x + b • x := by rw [Convex.combo_self hab]
    _ = a • y + b • z := by simp [z, a, b, smul_smul, hxy.ne', smul_sub]; abel

Result:
case inr
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ f x - f y ≤ K * ‖x - y‖

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
⊢ x = a • y + b • z

Tactic:
calc
  x = a • x + b • x := by rw [Convex.combo_self hab]
  _ = a • y + b • z := by simp [z, a, b, smul_smul, hxy.ne', smul_sub]; abel

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
h : f x ≤ (ε * f y + ‖x - y‖ * f z) / (ε + ‖x - y‖)
⊢ 0 < ε + ‖x - y‖

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ ‖x - y‖ * (f z - f x) ≤ ‖x - y‖ * (2 * M)

Tactic:
rw [sub_eq_add_neg (f _), two_mul]

Result:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ ‖x - y‖ * (f z + -f x) ≤ ‖x - y‖ * (M + M)

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
⊢ ‖(ε / ‖x - y‖) • (x - y)‖ ≤ ε

Tactic:
simp [norm_smul, abs_of_nonneg, hε.le, hxy.ne']

Result:
no goals

Proof state:
case h.h₁
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
hxyz : x = a • y + b • z
⊢ f z ≤ M

Tactic:
exact (le_abs_self _).trans <| hM _ hz

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
⊢ a • x + b • x = a • y + b • z

Tactic:
simp [z, a, b, smul_smul, hxy.ne', smul_sub]

Result:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
hab : a + b = 1
⊢ (ε / (ε + ‖x - y‖)) • x + (‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)) • x =
    (ε / (ε + ‖x - y‖)) • y + ((‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)) • x + ((ε / (ε + ‖x - y‖)) • x - (ε / (ε + ‖x - y‖)) • y))

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hx₀r : ball x₀ (r - ε) ⊆ ball x₀ r
hx' : x ∈ ball x₀ r
hy' : y ∈ ball x₀ r
z : E := x + (ε / ‖x - y‖) • (x - y)
hxy : 0 < ‖x - y‖
hz : z ∈ ball x₀ r
a : ℝ := ε / (ε + ‖x - y‖)
b : ℝ := ‖x - y‖ / (ε + ‖x - y‖)
⊢ a + b = 1

Tactic:
field_simp [a, b]

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
f : E → ℝ
x₀ : E
ε r M : ℝ
hf : ConvexOn ℝ (ball x₀ r) f
hε : 0 < ε
hM : ∀ (a : E), dist a x₀ < r → |f a| ≤ M
K : ℝ := 2 * M / ε
hK : K = 2 * M / ε
x y : E
hx : x ∈ ball x₀ (r - ε)
hy : y ∈ ball x₀ (r - ε)
hxy : x ≠ y
⊢ r - ε ≤ r

Tactic:
linarith

Result:
no goals