Module: Mathlib.Analysis.Convex.Piecewise

Goal state before:
pp: case inl.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
β : Type u_3
inst✝¹¹ : Semiring 𝕜
inst✝¹⁰ : PartialOrder 𝕜
inst✝⁹ : AddCommMonoid E
inst✝⁸ : LinearOrder E
inst✝⁷ : IsOrderedAddMonoid E
inst✝⁶ : Module 𝕜 E
inst✝⁵ : PosSMulMono 𝕜 E
inst✝⁴ : AddCommGroup β
inst✝³ : PartialOrder β
inst✝² : IsOrderedAddMonoid β
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : PosSMulMono 𝕜 β
e : E
f g : E → β
hf : ConvexOn 𝕜 (Set.Iic e) f
hg : ConvexOn 𝕜 (Set.Ici e) g
h_anti : AntitoneOn f (Set.Iic e)
h_mono : MonotoneOn g (Set.Ici e)
h_eq : f e = g e
x : E
x✝¹ : x ∈ Set.univ
y : E
x✝ : y ∈ Set.univ
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hx : x ≤ e
hy : e < y
⊢ (Set.Iic e).piecewise f g (a • x + b • y) ≤ a • (Set.Iic e).piecewise f g x + b • (Set.Iic e).piecewise f g y

pp: case inr.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
β : Type u_3
inst✝¹¹ : Semiring 𝕜
inst✝¹⁰ : PartialOrder 𝕜
inst✝⁹ : AddCommMonoid E
inst✝⁸ : LinearOrder E
inst✝⁷ : IsOrderedAddMonoid E
inst✝⁶ : Module 𝕜 E
inst✝⁵ : PosSMulMono 𝕜 E
inst✝⁴ : AddCommGroup β
inst✝³ : PartialOrder β
inst✝² : IsOrderedAddMonoid β
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : PosSMulMono 𝕜 β
e : E
f g : E → β
hf : ConvexOn 𝕜 (Set.Iic e) f
hg : ConvexOn 𝕜 (Set.Ici e) g
h_anti : AntitoneOn f (Set.Iic e)
h_mono : MonotoneOn g (Set.Ici e)
h_eq : f e = g e
x : E
x✝¹ : x ∈ Set.univ
y : E
x✝ : y ∈ Set.univ
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hx : e < x
hy : y ≤ e
⊢ (Set.Iic e).piecewise f g (a • x + b • y) ≤ a • (Set.Iic e).piecewise f g x + b • (Set.Iic e).piecewise f g y

pp: case inr.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
β : Type u_3
inst✝¹¹ : Semiring 𝕜
inst✝¹⁰ : PartialOrder 𝕜
inst✝⁹ : AddCommMonoid E
inst✝⁸ : LinearOrder E
inst✝⁷ : IsOrderedAddMonoid E
inst✝⁶ : Module 𝕜 E
inst✝⁵ : PosSMulMono 𝕜 E
inst✝⁴ : AddCommGroup β
inst✝³ : PartialOrder β
inst✝² : IsOrderedAddMonoid β
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : PosSMulMono 𝕜 β
e : E
f g : E → β
hf : ConvexOn 𝕜 (Set.Iic e) f
hg : ConvexOn 𝕜 (Set.Ici e) g
h_anti : AntitoneOn f (Set.Iic e)
h_mono : MonotoneOn g (Set.Ici e)
h_eq : f e = g e
x : E
x✝¹ : x ∈ Set.univ
y : E
x✝ : y ∈ Set.univ
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hx : e < x
hy : e < y
⊢ (Set.Iic e).piecewise f g (a • x + b • y) ≤ a • (Set.Iic e).piecewise f g x + b • (Set.Iic e).piecewise f g y

Tactic:
· rw [Set.piecewise_eq_of_mem (Set.Iic e) f g hx,
      Set.piecewise_eq_of_notMem (Set.Iic e) f g (Set.notMem_Iic.mpr hy)]
    obtain hc | hc := le_or_gt (a • x + b • y) e
    · rw [Set.piecewise_eq_of_mem (Set.Iic e) f g hc]
      have hc' : a • x + b • e ≤ a • x + b • y := by gcongr
      trans a • f x + b • f e
      · exact (h_anti (hc'.trans hc) hc hc').trans (hf.2 hx Set.self_mem_Iic ha hb hab)
      · rw [h_eq]
        gcongr
        exact h_mono Set.self_mem_Ici hy.le hy.le
    · rw [Set.piecewise_eq_of_notMem (Set.Iic e) f g (Set.notMem_Iic.mpr hc)]
      have hc' : a • x + b • y ≤ a • e + b • y := by gcongr
      trans a • g e + b • g y
      · exact (h_mono hc.le (hc.le.trans hc') hc').trans (hg.2 Set.self_mem_Ici hy.le ha hb hab)
      · rw [← h_eq]
        gcongr
        exact h_anti hx Set.self_mem_Iic hx

Goal state after:
case inr.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
β : Type u_3
inst✝¹¹ : Semiring 𝕜
inst✝¹⁰ : PartialOrder 𝕜
inst✝⁹ : AddCommMonoid E
inst✝⁸ : LinearOrder E
inst✝⁷ : IsOrderedAddMonoid E
inst✝⁶ : Module 𝕜 E
inst✝⁵ : PosSMulMono 𝕜 E
inst✝⁴ : AddCommGroup β
inst✝³ : PartialOrder β
inst✝² : IsOrderedAddMonoid β
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : PosSMulMono 𝕜 β
e : E
f g : E → β
hf : ConvexOn 𝕜 (Set.Iic e) f
hg : ConvexOn 𝕜 (Set.Ici e) g
h_anti : AntitoneOn f (Set.Iic e)
h_mono : MonotoneOn g (Set.Ici e)
h_eq : f e = g e
x : E
x✝¹ : x ∈ Set.univ
y : E
x✝ : y ∈ Set.univ
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hx : e < x
hy : y ≤ e
⊢ (Set.Iic e).piecewise f g (a • x + b • y) ≤ a • (Set.Iic e).piecewise f g x + b • (Set.Iic e).piecewise f g y

case inr.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
β : Type u_3
inst✝¹¹ : Semiring 𝕜
inst✝¹⁰ : PartialOrder 𝕜
inst✝⁹ : AddCommMonoid E
inst✝⁸ : LinearOrder E
inst✝⁷ : IsOrderedAddMonoid E
inst✝⁶ : Module 𝕜 E
inst✝⁵ : PosSMulMono 𝕜 E
inst✝⁴ : AddCommGroup β
inst✝³ : PartialOrder β
inst✝² : IsOrderedAddMonoid β
inst✝¹ : Module 𝕜 β
inst✝ : PosSMulMono 𝕜 β
e : E
f g : E → β
hf : ConvexOn 𝕜 (Set.Iic e) f
hg : ConvexOn 𝕜 (Set.Ici e) g
h_anti : AntitoneOn f (Set.Iic e)
h_mono : MonotoneOn g (Set.Ici e)
h_eq : f e = g e
x : E
x✝¹ : x ∈ Set.univ
y : E
x✝ : y ∈ Set.univ
a b : 𝕜
ha : 0 ≤ a
hb : 0 ≤ b
hab : a + b = 1
hx : e < x
hy : e < y
⊢ (Set.Iic e).piecewise f g (a • x + b • y) ≤ a • (Set.Iic e).piecewise f g x + b • (Set.Iic e).piecewise f g y