Module: Mathlib.MeasureTheory.Integral.DominatedConvergence

Goal state before:
pp: case h
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
x : ℝ
hx : x ∈ Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)
⊢ ‖f p x‖ ≤ M + 1

pp: case hf
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ IntegrableOn (fun t ↦ ‖f p t - f q t‖) (Icc a b) μ

pp: case hg
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ IntegrableOn (fun _t ↦ δ) (Icc a b) μ

pp: case hs
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ NullMeasurableSet (Icc a b) μ

pp: case h
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
x : ℝ
hx : x ∈ Icc a b
⊢ ‖f p x - f q x‖ ≤ δ

Tactic:
· calc ‖f p x‖ = ‖f q x + (f p x - f q x)‖ := by congr; abel
        _ ≤ ‖f q x‖ + ‖f p x - f q x‖ := norm_add_le _ _
        _ ≤ M + δ := by
            gcongr
            · apply hM
              change (fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) (q, x) ∈ _
              apply mem_image_of_mem
              simp only [singleton_prod, mem_image, Prod.mk.injEq, true_and, exists_eq_right]
              exact h'δ hx
            · exact le_of_lt (hv _ hp _ (h'δ hx))
        _ ≤ M + 1 := by linarith

Goal state after:
case hf
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ IntegrableOn (fun t ↦ ‖f p t - f q t‖) (Icc a b) μ

case hg
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ IntegrableOn (fun _t ↦ δ) (Icc a b) μ

case hs
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
⊢ NullMeasurableSet (Icc a b) μ

case h
E : Type u_1
X : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
inst✝² : TopologicalSpace X
μ : Measure ℝ
inst✝¹ : NullSingletonClass μ
inst✝ : IsLocallyFiniteMeasure μ
f : X → ℝ → E
a₀ : ℝ
hf : Continuous[instTopologicalSpaceProd, PseudoMetricSpace.toUniformSpace.toTopologicalSpace] (Function.uncurry f)
q : X
b₀ ε : ℝ
εpos : ε > 0
a : ℝ
a_lt : a < a₀ ∧ a < b₀
b : ℝ
lt_b : a₀ < b ∧ b₀ < b
this✝ : IsCompact ({q} ×ˢ Icc a b)
M : ℝ
hM : M ∈ upperBounds ((fun x ↦ ‖Function.uncurry f x‖) '' {q} ×ˢ Icc a b)
δ : ℝ
δpos : 0 < δ
hδ : δ < 1
h'δ : Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ) ⊆ Icc a b
h''δ : (M + 1) * μ.real (Icc (b₀ - δ) (b₀ + δ)) + δ * μ.real (Icc a b) < ε
v : Set X
v_mem : v ∈ 𝓝[univ] q
this : v ×ˢ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ) ∈ 𝓝 (q, b₀)
p : X
s : ℝ
hp : p ∈ v
hs : s ∈ Ioo (b₀ - δ) (b₀ + δ)
hv : ∀ p ∈ v, ∀ x ∈ Icc a b, ‖f p x - f q x‖ < δ
J : ∀ (r : X) (u v : ℝ), IntervalIntegrable (f r) μ u v
x : ℝ
hx : x ∈ Icc a b
⊢ ‖f p x - f q x‖ ≤ δ