Module: Mathlib.MeasureTheory.Integral.RieszMarkovKakutani.Real

Goal state before:
pp: case calc_3
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (|a| + y n + ε') * Λ (g n) - |a| * ∑ n, Λ (g n) ≤
    ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * ∑ n, Λ (g n)

pp: case calc_4
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * ∑ n, Λ (g n) ≤
    ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * μ.real K

pp: case calc_5
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * μ.real K =
    ∑ n, (y n - ε') * μ.real (E n) + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε')

pp: case calc_6
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (y n - ε') * μ.real (E n) + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε') ≤
    ∫ (x : X), f x ∂μ + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε')

pp: case calc_7
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∫ (x : X), f x ∂μ + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε') ≤
    ∫ (x : X), f x ∂μ + ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε')

Tactic:
· -- Use that `Λ (g n) ≤ μ (V n)).toReal ≤ μ (E n)).toReal + ε' / N`
    gcongr with n hn
    · calc
        _ ≤ |a| + a := neg_le_iff_add_nonneg'.mp <| neg_abs_le a
        _ ≤ |a| + a + ε' * (n + 1) := (le_add_iff_nonneg_right (|a| + a)).mpr <| Left.mul_nonneg
          (le_of_lt hε'.1) <| Left.add_nonneg (Nat.cast_nonneg' n) (zero_le_one' ℝ)
        _ ≤ _ := by rw [← add_assoc, le_add_iff_nonneg_right]; exact le_of_lt hε'.1
    · calc
        _ ≤ μ.real (V n) := by
          apply (ENNReal.ofReal_le_iff_le_toReal _).mp
          · exact le_rieszMeasure_tsupport_subset Λ (fun x ↦ hg.2.2.1 n x) (hg.1 n)
          · rw [← lt_top_iff_ne_top]
            apply lt_of_le_of_lt (hV n).2.2
            rw [WithTop.add_lt_top]
            exact ⟨WithTop.lt_top_iff_ne_top.mpr (hE' n), ENNReal.ofReal_lt_top⟩
        _ ≤ _ := by
          rw [← ENNReal.toReal_ofReal (div_nonneg (le_of_lt hε'.1) (Nat.cast_nonneg _))]
          apply ENNReal.toReal_le_add (hV n).2.2 (hE' n)
          · finiteness

Goal state after:
case calc_4
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * ∑ n, Λ (g n) ≤
    ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * μ.real K

case calc_5
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (|a| + y n + ε') * (μ.real (E n) + ε' / ↑N) - |a| * μ.real K =
    ∑ n, (y n - ε') * μ.real (E n) + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε')

case calc_6
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∑ n, (y n - ε') * μ.real (E n) + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε') ≤
    ∫ (x : X), f x ∂μ + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε')

case calc_7
X : Type u_1
inst✝⁴ : TopologicalSpace X
inst✝³ : T2Space X
inst✝² : MeasurableSpace X
inst✝¹ : BorelSpace X
Λ : (X →C_c ℝ) →ₚ[ℝ] ℝ
inst✝ : LocallyCompactSpace X
f : X →C_c ℝ
μ : Measure X := rieszMeasure Λ
K : Set X := tsupport ⇑f
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a b : ℝ
hab : a < b ∧ range ⇑f ⊆ Ioo a b
N : ℕ
hN : 0 < N
ε' : ℝ := (b - a) / ↑N
hε' : 0 < ε' ∧ ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε') ≤ ε
E : Fin N → Set X
hE :
  tsupport ⇑f = ⋃ j, E j ∧
    univ.PairwiseDisjoint E ∧
      (∀ (n : Fin N), ∀ x ∈ E n, a + ε' * ↑↑n < f x ∧ f x ≤ a + ε' * (↑↑n + 1)) ∧ ∀ (n : Fin N), MeasurableSet (E n)
y : Fin N → ℝ := fun n ↦ a + ε' * (↑↑n + 1)
hE' : ∀ (n : Fin N), μ (E n) ≠ ∞
V : Fin N → Opens X
hV : ∀ (n : Fin N), E n ⊆ ↑(V n) ∧ (∀ x ∈ V n, f x < y n + ε') ∧ μ ↑(V n) ≤ μ (E n) + ENNReal.ofReal (ε' / ↑N)
g : Fin N → X →C_c ℝ
hg :
  (∀ (n : Fin N), tsupport ⇑(g n) ⊆ (V n).carrier) ∧
    EqOn (∑ n, ⇑(g n)) 1 (tsupport f.toFun) ∧
      (∀ (n : Fin N) (x : X), (g n) x ∈ Icc 0 1) ∧ ∀ (n : Fin N), HasCompactSupport ⇑(g n)
⊢ ∫ (x : X), f x ∂μ + 2 * ε' * μ.real K + ε' / ↑N * ∑ n, (|a| + y n + ε') ≤
    ∫ (x : X), f x ∂μ + ε' * (2 * μ.real K + |a| + b + ε')