-- Mathlib/Analysis/Calculus/LagrangeMultipliers.lean
theorem IsLocalExtrOn.range_ne_top_of_hasStrictFDerivAt
    (hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀) (hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀)
    (hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀) : LinearMap.range (f'.prod φ') ≠ ⊤

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
A : map φ (𝓝[f ⁻¹' {f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)
⊢ False

Tactic:
exact hextr.not_nhds_le_map A.ge

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ map (Prod.snd ∘ fφ) (𝓝[fφ ⁻¹' {p | p.1 = f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)

Tactic:
rw [← map_map, nhdsWithin, map_inf_principal_preimage, (hf'.prod hφ').map_nhds_eq_of_surj htop]

Result:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ map Prod.snd (𝓝 (f x₀, φ x₀) ⊓ 𝓟 {p | p.1 = f x₀}) = 𝓝 (φ x₀)

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
⊢ LinearMap.range (f'.prod φ') ≠ ⊤

Tactic:
intro htop

Result:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
⊢ False

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ False

Tactic:
have A : map φ (𝓝[f ⁻¹' {f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀) := by
  change map (Prod.snd ∘ fφ) (𝓝[fφ ⁻¹' {p | p.1 = f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)
  rw [← map_map, nhdsWithin, map_inf_principal_preimage, (hf'.prod hφ').map_nhds_eq_of_surj htop]
  exact map_snd_nhdsWithin _

Result:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
A : map φ (𝓝[f ⁻¹' {f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)
⊢ False

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ map φ (𝓝[f ⁻¹' {f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)

Tactic:
change map (Prod.snd ∘ fφ) (𝓝[fφ ⁻¹' {p | p.1 = f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)

Result:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ map (Prod.snd ∘ fφ) (𝓝[fφ ⁻¹' {p | p.1 = f x₀}] x₀) = 𝓝 (φ x₀)

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ map Prod.snd (𝓝 (f x₀, φ x₀) ⊓ 𝓟 {p | p.1 = f x₀}) = 𝓝 (φ x₀)

Tactic:
exact map_snd_nhdsWithin _

Result:
no goals

Proof state:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
⊢ False

Tactic:
set fφ := fun x => (f x, φ x)

Result:
E : Type u_1
F : Type u_2
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ E
inst✝³ : CompleteSpace E
inst✝² : NormedAddCommGroup F
inst✝¹ : NormedSpace ℝ F
inst✝ : CompleteSpace F
f : E → F
φ : E → ℝ
x₀ : E
f' : E →L[ℝ] F
φ' : E →L[ℝ] ℝ
hextr : IsLocalExtrOn φ {x | f x = f x₀} x₀
hf' : HasStrictFDerivAt f f' x₀
hφ' : HasStrictFDerivAt φ φ' x₀
htop : LinearMap.range (f'.prod φ') = ⊤
fφ : E → F × ℝ := fun x => (f x, φ x)
⊢ False