Module: Mathlib.MeasureTheory.Integral.Bochner.VitaliCaratheodory

Goal state before:
pp: case lt
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ ∀ (x : α), ↑(f x) < g x

pp: case lsc
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ LowerSemicontinuous g

pp: case aelt
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ ∀ᵐ (x : α) ∂μ, g x < ⊤

pp: case intlt
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ ∫ (x : α), (g x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), f x ∂μ + ε

Tactic:
case intlt =>
    show (∫ x : α, (g x).toReal ∂μ) < (∫ x : α, f x ∂μ) + ε
    exact
      calc
        (∫ x : α, (g x).toReal ∂μ) = ∫ x : α, EReal.toReal (gp x) - EReal.toReal (gm x) ∂μ :=
          integral_congr_ae ae_g
        _ = (∫ x : α, EReal.toReal (gp x) ∂μ) - ∫ x : α, ↑(gm x) ∂μ := by
          simp only [EReal.toReal_coe_ennreal, ENNReal.coe_toReal]
          exact integral_sub gp_integrable gm_integrable
        _ < (∫ x : α, ↑(fp x) ∂μ) + ↑δ - ∫ x : α, ↑(gm x) ∂μ := by
          apply sub_lt_sub_right
          convert! gpint
          simp only [EReal.toReal_coe_ennreal]
        _ ≤ (∫ x : α, ↑(fp x) ∂μ) + ↑δ - ((∫ x : α, ↑(fm x) ∂μ) - δ) := sub_le_sub_left gmint _
        _ = (∫ x : α, f x ∂μ) + 2 * δ := by
          simp_rw [integral_eq_integral_pos_part_sub_integral_neg_part hf]; ring
        _ = (∫ x : α, f x ∂μ) + ε := by congr 1; simp [field, δ]

Goal state after:
case lt
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ ∀ (x : α), ↑(f x) < g x

case lsc
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ LowerSemicontinuous g

case aelt
α : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace α
inst✝³ : MeasurableSpace α
inst✝² : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝¹ : μ.WeaklyRegular
inst✝ : SigmaFinite μ
f : α → ℝ
hf : Integrable f μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
δ : ℝ≥0 := NNReal.mk (ε / 2) ⋯
δpos : 0 < δ
fp : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (f x).toNNReal
int_fp : Integrable (fun x ↦ ↑(fp x)) μ
gp : α → ℝ≥0∞
fp_lt_gp : ∀ (x : α), ↑(fp x) < gp x
gpcont : LowerSemicontinuous gp
gp_lt_top : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, gp x < ∞
gp_integrable : Integrable (fun x ↦ (gp x).toReal) μ
gpint : ∫ (x : α), (gp x).toReal ∂μ < ∫ (x : α), ↑(fp x) ∂μ + ↑δ
fm : α → ℝ≥0 := fun x ↦ (-f x).toNNReal
int_fm : Integrable (fun x ↦ ↑(fm x)) μ
gm : α → ℝ≥0
gm_le_fm : ∀ (x : α), gm x ≤ fm x
gmcont : UpperSemicontinuous gm
gm_integrable : Integrable (fun x ↦ ↑(gm x)) μ
gmint : ∫ (x : α), ↑(fm x) ∂μ - ↑δ ≤ ∫ (x : α), ↑(gm x) ∂μ
g : α → EReal := fun x ↦ ↑(gp x) - ↑↑(gm x)
ae_g : ∀ᵐ (x : α) ∂μ, (g x).toReal = (↑(gp x)).toReal - (↑↑(gm x)).toReal
⊢ ∀ᵐ (x : α) ∂μ, g x < ⊤