mathlib-initiative/mathlib-tactics huggingface dataset:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.VectorField.Pullback

Goal state before:
pp: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹³ : NontriviallyNormedField 𝕜
H : Type u_2
inst✝¹² : TopologicalSpace H
E : Type u_3
inst✝¹¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝¹⁰ : NormedSpace 𝕜 E
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁹ : TopologicalSpace M
inst✝⁸ : ChartedSpace H M
H' : Type u_5
inst✝⁷ : TopologicalSpace H'
E' : Type u_6
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁵ : NormedSpace 𝕜 E'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝⁴ : TopologicalSpace M'
inst✝³ : ChartedSpace H' M'
f : M → M'
x₀ : M
V : (x : M') → TangentSpace I' x
m n : ℕ∞ω
inst✝² : CompleteSpace E
inst✝¹ : IsManifold I 1 M
inst✝ : IsManifold I' 1 M'
hf' : (mfderiv% f x₀).IsInvertible
hmn : m + 1 ≤ n
hV : ContMDiffWithinAt I' I'.tangent m (fun x ↦ ⟨x, V x⟩) univ (f x₀)
hf : ContMDiffWithinAt I I' n f univ x₀
⊢ ContMDiffWithinAt I I.tangent m (fun x ↦ ⟨x, mpullback I I' f V x⟩) univ x₀

Tactic:
simpa using

Goal state after:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹³ : NontriviallyNormedField 𝕜
H : Type u_2
inst✝¹² : TopologicalSpace H
E : Type u_3
inst✝¹¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝¹⁰ : NormedSpace 𝕜 E
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁹ : TopologicalSpace M
inst✝⁸ : ChartedSpace H M
H' : Type u_5
inst✝⁷ : TopologicalSpace H'
E' : Type u_6
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁵ : NormedSpace 𝕜 E'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝⁴ : TopologicalSpace M'
inst✝³ : ChartedSpace H' M'
f : M → M'
x₀ : M
V : (x : M') → TangentSpace I' x
m n : ℕ∞ω
inst✝² : CompleteSpace E
inst✝¹ : IsManifold I 1 M
inst✝ : IsManifold I' 1 M'
hf' : (mfderiv% f x₀).IsInvertible
hmn : m + 1 ≤ n
hV : ContMDiffWithinAt I' I'.tangent m (fun x ↦ ⟨x, V x⟩) univ (f x₀)
hf : ContMDiffWithinAt I I' n f univ x₀
⊢ ContMDiffWithinAt I I.tangent m (fun x ↦ ⟨x, mpullback I I' f V x⟩) univ x₀
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Real

Goal state before:
pp: n : ℕ
p : ℝ≥0∞
a : ℝ
i : Fin n
y : PiLp p fun x ↦ ℝ
⊢ y ∈ {y | a ≤ y.ofLp i} \ {y | a < y.ofLp i} ↔ y ∈ {y | a = y.ofLp i}

Tactic:
simpa using

Goal state after:
n : ℕ
p : ℝ≥0∞
a : ℝ
i : Fin n
y : PiLp p fun x ↦ ℝ
⊢ a ≤ y.ofLp i ∧ y.ofLp i ≤ a ↔ a = y.ofLp i
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Immersion

Goal state before:
pp: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁷ : NontriviallyNormedField 𝕜
E : Type u_2
E''' : Type u_4
E'' : Type u
F : Type u_5
inst✝¹⁶ : NormedAddCommGroup E
inst✝¹⁵ : NormedSpace 𝕜 E
inst✝¹⁴ : NormedAddCommGroup E''
inst✝¹³ : NormedSpace 𝕜 E''
inst✝¹² : NormedAddCommGroup E'''
inst✝¹¹ : NormedSpace 𝕜 E'''
inst✝¹⁰ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁹ : NormedSpace 𝕜 F
H : Type u_7
inst✝⁸ : TopologicalSpace H
G : Type u_9
inst✝⁷ : TopologicalSpace G
G' : Type u_10
inst✝⁶ : TopologicalSpace G'
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
J : ModelWithCorners 𝕜 E'' G
J' : ModelWithCorners 𝕜 E''' G'
M : Type u_11
inst✝⁵ : TopologicalSpace M
inst✝⁴ : ChartedSpace H M
N : Type u_13
inst✝³ : TopologicalSpace N
inst✝² : ChartedSpace G N
N' : Type u_14
inst✝¹ : TopologicalSpace N'
inst✝ : ChartedSpace G' N'
n : ℕ∞ω
x : M
f : M → N
φ : N → N'
h : IsImmersionAtOfComplement F J J' n φ (f x)
h' : ContMDiffAt I J' n (φ ∘ f) x
t : Set M
ht : t ⊆ f ⁻¹' h.domChart.source
hxt : x ∈ t
f' : E → E'' := ↑(h.domChart.extend J) ∘ f ∘ ↑(extChartAt I x).symm
φ' : E'' → E''' := ↑(h.codChart.extend J') ∘ φ ∘ ↑(h.domChart.extend J).symm
x' : E := ↑(extChartAt I x) x
s : Set E := ↑(extChartAt I x).symm ⁻¹' t ∩ range ↑I
⊢ ↑(extChartAt I x) x ∈ ↑(extChartAt I x).symm ⁻¹' t

Tactic:
by simp [mem_chart_source H x, hxt]

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Real

Goal state before:
pp: case neg
x✝ y✝ : ℝ
hxy : Fact (x✝ < y✝)
x y : ℝ
h : Fact (x < y)
z : ↑(Icc x y)
h' : ¬↑z < y
⊢ y ≤ ↑z

Tactic:
simpa using

Goal state after:
case neg
x✝ y✝ : ℝ
hxy : Fact (x✝ < y✝)
x y : ℝ
h : Fact (x < y)
z : ↑(Icc x y)
h' : ¬↑z < y
⊢ y ≤ ↑z
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.ContMDiffMFDeriv

Goal state before:
pp: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁵ : NontriviallyNormedField 𝕜
m n : WithTop ℕ∞
E : Type u_2
inst✝¹⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝¹³ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝¹² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝¹¹ : TopologicalSpace M
inst✝¹⁰ : ChartedSpace H M
E' : Type u_5
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝⁷ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝⁶ : TopologicalSpace M'
inst✝⁵ : ChartedSpace H' M'
F : Type u_8
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup F
inst✝³ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type u_9
inst✝² : TopologicalSpace G
J : ModelWithCorners 𝕜 F G
N : Type u_10
inst✝¹ : TopologicalSpace N
inst✝ : ChartedSpace G N
Js : IsManifold J 1 N
Is : IsManifold I 1 M
I's : IsManifold I' 1 M'
x₀ : N
f : N → M → M'
g : N → M
t : Set N
u : Set M
hf : ContMDiffWithinAt (J.prod I) I' n (uncurry f) (t ×ˢ u) (x₀, g x₀)
hg : ContMDiffWithinAt J I m g t x₀
hx₀ : x₀ ∈ t
hu : MapsTo g t u
hmn : m + 1 ≤ n
h'u : UniqueMDiff[u]
t' : Set N := ⋯
ht't : t' ⊆ t
hx₀gx₀ : (x₀, g x₀) ∈ t ×ˢ u
h4f✝ : ContinuousWithinAt (fun x ↦ f x (g x)) t x₀
h4f : (fun x ↦ f x (g x)) ⁻¹' (extChartAt I' (f x₀ (g x₀))).source ∈ 𝓝[t] x₀
h3f : ∀ᶠ (x' : N × M) in 𝓝[t ×ˢ u] (x₀, g x₀), ContMDiffWithinAt (J.prod I) I' 1 (uncurry f) (t ×ˢ u) x'
h2f : ∀ᶠ (x₂ : N) in 𝓝[t] x₀, ContMDiffWithinAt I I' 1 (f x₂) u (g x₂)
h2g : g ⁻¹' (extChartAt I (g x₀)).source ∈ 𝓝[t] x₀
this✝ :
  ContDiffWithinAt 𝕜 m
    (fun x ↦
      fderivWithin 𝕜 (↑(extChartAt I' (f x₀ (g x₀))) ∘ f (↑(extChartAt J x₀).symm x) ∘ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm)
        ((extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u)
        (↑(extChartAt I (g x₀)) (g (↑(extChartAt J x₀).symm x))))
    (↑(extChartAt J x₀).symm ⁻¹' t' ∩ range ↑J) (↑(extChartAt J x₀) x₀)
this :
  ContMDiffWithinAt J 𝓘(𝕜, E →L[𝕜] E') m
    (fun x ↦
      fderivWithin 𝕜 (↑(extChartAt I' (f x₀ (g x₀))) ∘ f x ∘ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm)
        ((extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u) (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x)))
    t' x₀
x : N
hx : ContMDiffWithinAt I I' 1 (f x) u (g x)
h'x : x ∈ (fun x ↦ f x (g x)) ⁻¹' (extChartAt I' (f x₀ (g x₀))).source
h2 : x ∈ g ⁻¹' (extChartAt I (g x₀)).source
hxt : x ∈ t
h1 : g x ∈ u
h3 : UniqueMDiffAt[(extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u] (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x))
A :
  mfderiv[range ↑I] ↑(extChartAt I (g x₀)).symm (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x)) =
    mfderiv[(extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u] ↑(extChartAt I (g x₀)).symm
      (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x))
⊢ MDiffAt[(extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u] ↑(extChartAt I (g x₀)).symm
    (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x))

Tactic:
· apply (mdifferentiableWithinAt_extChartAt_symm _).mono
      · exact inter_subset_left.trans (extChartAt_target_subset_range (g x₀))
      · exact PartialEquiv.map_source (extChartAt I (g x₀)) h2

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Icc

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
x y : ℝ
h : Fact (x < y)
f : ↑(Icc x y) → M
w : ↑(Icc x y)
⊢ MDiffAt[Icc x y] (f ∘ projIcc x y ⋯) ↑w ↔ MDiffAt f w

Tactic:
refine ⟨fun hf ↦ ?_, fun hf ↦ ?_⟩

Goal state after:
case refine_1
E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
x y : ℝ
h : Fact (x < y)
f : ↑(Icc x y) → M
w : ↑(Icc x y)
hf : MDiffAt[Icc x y] (f ∘ projIcc x y ⋯) ↑w
⊢ MDiffAt f w

case refine_2
E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
x y : ℝ
h : Fact (x < y)
f : ↑(Icc x y) → M
w : ↑(Icc x y)
hf : MDiffAt f w
⊢ MDiffAt[Icc x y] (f ∘ projIcc x y ⋯) ↑w
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.VectorField.LieBracket

Goal state before:
pp: case hf
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁴ : NontriviallyNormedField 𝕜
H : Type u_2
inst✝¹³ : TopologicalSpace H
E : Type u_3
inst✝¹² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹¹ : NormedSpace 𝕜 E
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝¹⁰ : TopologicalSpace M
inst✝⁹ : ChartedSpace H M
H' : Type u_5
inst✝⁸ : TopologicalSpace H'
E' : Type u_6
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝⁵ : TopologicalSpace M'
inst✝⁴ : ChartedSpace H' M'
inst✝³ : IsManifold I 2 M
inst✝² : IsManifold I' 2 M'
inst✝¹ : CompleteSpace E
inst✝ : CompleteSpace E'
f : M → M'
V W : (x : M') → TangentSpace I' x
x₀ : M
s : Set M
t : Set M'
hV : MDiffAt[t] (T% V) (f x₀)
hW : MDiffAt[t] (T% W) (f x₀)
hu : UniqueMDiff[s]
hf : ContMDiffOn I I' 2 f s
hx₀ : x₀ ∈ s
ht : t ⊆ (extChartAt I' (f x₀)).source
hst : MapsTo f s t
hsymm :
  IsSymmSndFDerivWithinAt 𝕜 (↑(extChartAt I' (f x₀)) ∘ f ∘ ↑(extChartAt I x₀).symm)
    (↑(extChartAt I x₀).symm ⁻¹' s ∩ range ↑I) (↑(extChartAt I x₀) x₀)
A : ↑(extChartAt I x₀).symm (↑(extChartAt I x₀) x₀) = x₀
A' : x₀ = ↑(extChartAt I x₀).symm (↑(extChartAt I x₀) x₀)
h'f : MDiffAt[s] f x₀
this✝ : (mfderiv[range ↑I] ↑(extChartAt I x₀).symm (↑(extChartAt I x₀) x₀)).inverse = mfderiv% ↑(extChartAt I x₀) x₀
V' : (x : E') → TangentSpace 𝓘(𝕜, E') x := mpullbackWithin 𝓘(𝕜, E') I' (↑(extChartAt I' (f x₀)).symm) V (range ↑I')
hV' : V' = mpullbackWithin 𝓘(𝕜, E') I' (↑(extChartAt I' (f x₀)).symm) V (range ↑I')
W' : (x : E') → TangentSpace 𝓘(𝕜, E') x := mpullbackWithin 𝓘(𝕜, E') I' (↑(extChartAt I' (f x₀)).symm) W (range ↑I')
hW' : W' = mpullbackWithin 𝓘(𝕜, E') I' (↑(extChartAt I' (f x₀)).symm) W (range ↑I')
F : E → E' := (↑(extChartAt I' (f x₀)) ∘ f) ∘ ↑(extChartAt I x₀).symm
hF : F = (↑(extChartAt I' (f x₀)) ∘ f) ∘ ↑(extChartAt I x₀).symm
hFx₀ : ↑(extChartAt I' (f x₀)) (f x₀) = F (↑(extChartAt I x₀) x₀)
Y : (x : M') → TangentSpace I' x
this : (extChartAt I x₀).target ∈ 𝓝[↑(extChartAt I x₀).symm ⁻¹' s ∩ range ↑I] ↑(extChartAt I x₀) x₀
y : E
hy : y ∈ ↑(extChartAt I x₀).symm ⁻¹' s ∩ range ↑I
h'''y : y ∈ (extChartAt I x₀).target
h'y : f (↑(extChartAt I x₀).symm y) ∈ (extChartAt I' (f x₀)).source
h''y : f (↑(extChartAt I x₀).symm y) ∈ (chartAt H' (f x₀)).source
huy : UniqueMDiffAt[↑(extChartAt I x₀).symm ⁻¹' s ∩ range ↑I] y
⊢ MDiffAt[↑(extChartAt I x₀).symm ⁻¹' s ∩ range ↑I] ↑(extChartAt I x₀).symm y

Tactic:
exact (mdifferentiableWithinAt_extChartAt_symm h'''y).mono inter_subset_right

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : E
hw : w ∈ (ℝ ∙ v)ᗮ
h₁ : 0 < ‖w‖ ^ 2 + 4
this : ‖4 • w + (‖w‖ ^ 2 - 4) • v‖ ^ 2 = (‖w‖ ^ 2 + 4) ^ 2
⊢ ‖4 • w + (‖w‖ ^ 2 - 4) • v‖ = ‖w‖ ^ 2 + 4

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : E
hw : w ∈ (ℝ ∙ v)ᗮ
h₁ : 0 < ‖w‖ ^ 2 + 4
this : ‖4 • w + (‖w‖ ^ 2 - 4) • v‖ ^ 2 = (‖w‖ ^ 2 + 4) ^ 2
⊢ ‖4 • w + (‖w‖ ^ 2 - 4) • v‖ = ‖w‖ ^ 2 + 4
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
h₀ : HasFDerivAt (fun w ↦ ‖w‖ ^ 2) 0 0
⊢ HasFDerivAt (fun w ↦ (‖w‖ ^ 2 + 4)⁻¹) 0 0

Tactic:
convert! (hasFDerivAt_inv _).comp _ (h₀.add (hasFDerivAt_const 4 0)) <;> simp

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ
hw : ⟪v, ↑w⟫_ℝ = 0
hw' : (‖↑w‖ ^ 2 + 4)⁻¹ * (‖↑w‖ ^ 2 - 4) < 1
⊢ ⟪↑(stereoInvFun hv w), v⟫_ℝ < 1

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ
hw : ⟪v, ↑w⟫_ℝ = 0
hw' : (‖↑w‖ ^ 2 + 4)⁻¹ * (‖↑w‖ ^ 2 - 4) < 1
⊢ (‖↑w‖ ^ 2 + 4)⁻¹ * (‖↑w‖ ^ 2 - 4) < 1
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ
⊢ ‖↑(stereoInvFun hv w)‖ = 1

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
w : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ
⊢ ‖(‖↑w‖ ^ 2 + 4)⁻¹ • 4 • ↑w + (‖↑w‖ ^ 2 + 4)⁻¹ • (‖↑w‖ ^ 2 - 4) • v‖ = 1
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: case e'_3.e'_6
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
x : ↑(sphere 0 1)
hx : ↑x ≠ v
a : ℝ := ((innerSL ℝ) v) ↑x
y : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ := (ℝ ∙ v)ᗮ.orthogonalProjectionOnto ↑x
split : ↑x = a • v + ↑y
hvy : ⟪v, ↑y⟫_ℝ = 0
hvy' : ⟪a • v, ↑y⟫_ℝ = 0
⊢ ‖y‖ ^ 2 = ‖↑y‖ * ‖↑y‖

Tactic:
· exact sq _

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
x : ↑(sphere 0 1)
hx : ↑x ≠ v
a : ℝ := ((innerSL ℝ) v) ↑x
y : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ := (ℝ ∙ v)ᗮ.orthogonalProjectionOnto ↑x
split : ↑x = a • v + ↑y
hvy : ⟪v, ↑y⟫_ℝ = 0
pythag : 1 = a ^ 2 + ‖y‖ ^ 2
ha : 0 < 1 - a
⊢ ((|2| / (1 - a) * ‖y‖) ^ 2 + 4)⁻¹ * (4 * (2 / (1 - a) * 1)) = 1

pp: E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
x : ↑(sphere 0 1)
hx : ↑x ≠ v
a : ℝ := ((innerSL ℝ) v) ↑x
y : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ := (ℝ ∙ v)ᗮ.orthogonalProjectionOnto ↑x
split : ↑x = a • v + ↑y
hvy : ⟪v, ↑y⟫_ℝ = 0
pythag : 1 = a ^ 2 + ‖y‖ ^ 2
ha : 0 < 1 - a
⊢ ((|2| / (1 - a) * ‖y‖) ^ 2 + 4)⁻¹ * (((|2| / (1 - a) * ‖y‖) ^ 2 - 4) * 1) = a * 1

Tactic:
· field_simp
    linear_combination 4 * pythag

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace ℝ E
v : E
hv : ‖v‖ = 1
x : ↑(sphere 0 1)
hx : ↑x ≠ v
a : ℝ := ((innerSL ℝ) v) ↑x
y : ↥(ℝ ∙ v)ᗮ := (ℝ ∙ v)ᗮ.orthogonalProjectionOnto ↑x
split : ↑x = a • v + ↑y
hvy : ⟪v, ↑y⟫_ℝ = 0
pythag : 1 = a ^ 2 + ‖y‖ ^ 2
ha : 0 < 1 - a
⊢ ((|2| / (1 - a) * ‖y‖) ^ 2 + 4)⁻¹ * (((|2| / (1 - a) * ‖y‖) ^ 2 - 4) * 1) = a * 1
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.IntegralCurve.Basic

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
γ : ℝ → M
v : (x : M) → TangentSpace I x
h✝ : ∀ (t : ℝ), IsMIntegralCurveAt γ v t
t : ℝ
s : Set ℝ
hs : s ∈ 𝓝 t
h : IsMIntegralCurveOn γ v s
⊢ HasMFDerivAt% γ t (ContinuousLinearMap.smulRight 1 (v (γ t)))

Tactic:
exact h t (mem_of_mem_nhds hs) |>.hasMFDerivAt hs

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace ℝ E
n : ℕ
inst✝ : Fact (finrank ℝ E = n + 1)
v : ↑(sphere 0 1)
⊢ v ∈ (stereographic' n (-v)).source

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace ℝ E
n : ℕ
inst✝ : Fact (finrank ℝ E = n + 1)
v : ↑(sphere 0 1)
⊢ ¬v = -v
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.IntegralCurve.Transform

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
γ : ℝ → M
v : (x : M) → TangentSpace I x
s : Set ℝ
hγ : IsMIntegralCurveOn γ v s
dt t : ℝ
ht : t ∈ {t | t + dt ∈ s}
⊢ HasMFDerivAt[{t | t + dt ∈ s}] (γ ∘ fun x ↦ x + dt) t (ContinuousLinearMap.smulRight 1 (v (γ (t + dt))))

Tactic:
← ContinuousLinearMap.comp_id (ContinuousLinearMap.smulRight 1 (v (γ (t + dt))))

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
γ : ℝ → M
v : (x : M) → TangentSpace I x
s : Set ℝ
hγ : IsMIntegralCurveOn γ v s
dt t : ℝ
ht : t ∈ {t | t + dt ∈ s}
⊢ HasMFDerivAt[{t | t + dt ∈ s}] (γ ∘ fun x ↦ x + dt) t
    (ContinuousLinearMap.smulRight 1 (v (γ (t + dt))) ∘SL ContinuousLinearMap.id ℝ ℝ)
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.IntegralCurve.Transform

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
γ : ℝ → M
v : (x : M) → TangentSpace I x
hγ : IsMIntegralCurveOn γ v univ
dt : ℝ
⊢ IsMIntegralCurveOn (γ ∘ fun x ↦ x + dt) v univ

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝³ : NormedSpace ℝ E
H : Type u_2
inst✝² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ E H
M : Type u_3
inst✝¹ : TopologicalSpace M
inst✝ : ChartedSpace H M
γ : ℝ → M
v : (x : M) → TangentSpace I x
hγ : IsMIntegralCurveOn γ v univ
dt : ℝ
⊢ IsMIntegralCurveOn (γ ∘ fun x ↦ x + dt) v univ
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : InnerProductSpace ℝ E
m : ℕ∞ω
F : Type u_2
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ F
H : Type u_3
inst✝⁴ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ F H
M : Type u_4
inst✝³ : TopologicalSpace M
inst✝² : ChartedSpace H M
inst✝¹ : IsManifold I m M
n : ℕ
inst✝ : Fact (finrank ℝ E = n + 1)
f : M → E
hf : ContMDiff I 𝓘(ℝ, E) m f
hf' : ∀ (x : M), f x ∈ sphere 0 1
v : ↑(sphere 0 1)
U : ↥(ℝ ∙ ↑(-v))ᗮ ≃ₗᵢ[ℝ] EuclideanSpace ℝ (Fin n) := (OrthonormalBasis.fromOrthogonalSpanSingleton n ⋯).repr
h : ContDiffOn ℝ ω (⇑U) Set.univ
H₁ :
  ContMDiffOn 𝓘(ℝ, E) (𝓡 n) ω (⇑U ∘ stereoToFun ↑(-v))
    ({x | ((innerSL ℝ) ↑(-v)) x ≠ 1} ∩ stereoToFun ↑(-v) ⁻¹' Set.univ)
H₂ : ContMDiffOn I 𝓘(ℝ, E) m f Set.univ
x : M
⊢ ‖f x‖ = 1

Tactic:
simpa using

Goal state after:
E : Type u_1
inst✝⁸ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁷ : InnerProductSpace ℝ E
m : ℕ∞ω
F : Type u_2
inst✝⁶ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁵ : NormedSpace ℝ F
H : Type u_3
inst✝⁴ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners ℝ F H
M : Type u_4
inst✝³ : TopologicalSpace M
inst✝² : ChartedSpace H M
inst✝¹ : IsManifold I m M
n : ℕ
inst✝ : Fact (finrank ℝ E = n + 1)
f : M → E
hf : ContMDiff I 𝓘(ℝ, E) m f
hf' : ∀ (x : M), f x ∈ sphere 0 1
v : ↑(sphere 0 1)
U : ↥(ℝ ∙ ↑(-v))ᗮ ≃ₗᵢ[ℝ] EuclideanSpace ℝ (Fin n) := (OrthonormalBasis.fromOrthogonalSpanSingleton n ⋯).repr
h : ContDiffOn ℝ ω (⇑U) Set.univ
H₁ :
  ContMDiffOn 𝓘(ℝ, E) (𝓡 n) ω (⇑U ∘ stereoToFun ↑(-v))
    ({x | ((innerSL ℝ) ↑(-v)) x ≠ 1} ∩ stereoToFun ↑(-v) ⁻¹' Set.univ)
H₂ : ContMDiffOn I 𝓘(ℝ, E) m f Set.univ
x : M
⊢ ‖f x‖ = 1
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.ContMDiffMFDeriv

Goal state before:
pp: case hx
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁵ : NontriviallyNormedField 𝕜
m n : WithTop ℕ∞
E : Type u_2
inst✝¹⁴ : NormedAddCommGroup E
inst✝¹³ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝¹² : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝¹¹ : TopologicalSpace M
inst✝¹⁰ : ChartedSpace H M
E' : Type u_5
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E'
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝⁷ : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝⁶ : TopologicalSpace M'
inst✝⁵ : ChartedSpace H' M'
F : Type u_8
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup F
inst✝³ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type u_9
inst✝² : TopologicalSpace G
J : ModelWithCorners 𝕜 F G
N : Type u_10
inst✝¹ : TopologicalSpace N
inst✝ : ChartedSpace G N
Js : IsManifold J 1 N
Is : IsManifold I 1 M
I's : IsManifold I' 1 M'
x₀ : N
f : N → M → M'
g : N → M
t : Set N
u : Set M
hf : ContMDiffWithinAt (J.prod I) I' n (uncurry f) (t ×ˢ u) (x₀, g x₀)
hg : ContMDiffWithinAt J I m g t x₀
hx₀ : x₀ ∈ t
hu : MapsTo g t u
hmn : m + 1 ≤ n
h'u : UniqueMDiff[u]
t' : Set N := t ∩ g ⁻¹' (extChartAt I (g x₀)).source
ht't : t' ⊆ t
hx₀gx₀ : (x₀, g x₀) ∈ t ×ˢ u
h4f✝ : ContinuousWithinAt (fun x ↦ f x (g x)) t x₀
h4f : (fun x ↦ f x (g x)) ⁻¹' (extChartAt I' (f x₀ (g x₀))).source ∈ 𝓝[t] x₀
h3f : ∀ᶠ (x' : N × M) in 𝓝[t ×ˢ u] (x₀, g x₀), ContMDiffWithinAt (J.prod I) I' 1 (uncurry f) (t ×ˢ u) x'
h2f : ∀ᶠ (x₂ : N) in 𝓝[t] x₀, ContMDiffWithinAt I I' 1 (f x₂) u (g x₂)
h2g : g ⁻¹' (extChartAt I (g x₀)).source ∈ 𝓝[t] x₀
this✝ :
  ContDiffWithinAt 𝕜 m
    (fun x ↦
      fderivWithin 𝕜 (↑(extChartAt I' (f x₀ (g x₀))) ∘ f (↑(extChartAt J x₀).symm x) ∘ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm)
        ((extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u)
        (↑(extChartAt I (g x₀)) (g (↑(extChartAt J x₀).symm x))))
    (↑(extChartAt J x₀).symm ⁻¹' t' ∩ range ↑J) (↑(extChartAt J x₀) x₀)
this :
  ContMDiffWithinAt J 𝓘(𝕜, E →L[𝕜] E') m
    (fun x ↦
      fderivWithin 𝕜 (↑(extChartAt I' (f x₀ (g x₀))) ∘ f x ∘ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm)
        ((extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u) (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x)))
    t' x₀
x : N
hx : ContMDiffWithinAt I I' 1 (f x) u (g x)
h'x : x ∈ (fun x ↦ f x (g x)) ⁻¹' (extChartAt I' (f x₀ (g x₀))).source
h2 : x ∈ g ⁻¹' (extChartAt I (g x₀)).source
hxt : x ∈ t
h1 : g x ∈ u
h3 : UniqueMDiffAt[(extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u] (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x))
A :
  mfderiv[range ↑I] ↑(extChartAt I (g x₀)).symm (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x)) =
    mfderiv[(extChartAt I (g x₀)).target ∩ ↑(extChartAt I (g x₀)).symm ⁻¹' u] ↑(extChartAt I (g x₀)).symm
      (↑(extChartAt I (g x₀)) (g x))
⊢ g x ∈ (chartAt H (g x₀)).source

Tactic:
simpa using h2

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.ContMDiffMFDeriv

Goal state before:
pp: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
m n : WithTop ℕ∞
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
inst✝⁵ : ChartedSpace H M
E' : Type u_5
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E'
inst✝³ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝² : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝¹ : TopologicalSpace M'
inst✝ : ChartedSpace H' M'
s : Set M
Is : IsManifold I 1 M
I's : IsManifold I' 1 M'
x₀ : M
f : M → M'
hf : ContMDiffWithinAt I I' n f s x₀
hmn : m + 1 ≤ n
hx : x₀ ∈ s
hs : UniqueMDiff[s]
this : ContMDiffWithinAt (I.prod I) I' n (fun x ↦ f x.2) (s ×ˢ s) (x₀, x₀)
⊢ ContMDiffWithinAt I 𝓘(𝕜, E →L[𝕜] E') m (inTangentCoordinates I I' id f (mfderiv[s] f) x₀) s x₀

Tactic:
exact this.mfderivWithin contMDiffWithinAt_id hx (mapsTo_id _) hmn hs

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.Instances.Sphere

Goal state before:
pp: E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace ℝ E
n : ℕ
inst✝ : Fact (finrank ℝ E = n + 1)
v : ↑(sphere 0 1)
U : ↥(ℝ ∙ ↑(-v))ᗮ ≃ₗᵢ[ℝ] EuclideanSpace ℝ (Fin n) := (OrthonormalBasis.fromOrthogonalSpanSingleton n ⋯).repr
this : Injective ⇑(fderiv ℝ ((stereoInvFunAux (-↑v) ∘ Subtype.val) ∘ ⇑U.symm) 0)
⊢ Injective
    ⇑(fderiv ℝ (↑(ChartedSpace.chartAt ↑v) ∘ Subtype.val ∘ ↑(ChartedSpace.chartAt v).symm)
        (↑(ChartedSpace.chartAt v) v))

Tactic:
by
    convert! this using 3
    congr 2
    apply stereographic'_neg (v := v)

Goal state after:
Module: Mathlib.Geometry.Manifold.ContMDiffMFDeriv

Goal state before:
pp: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
m n : WithTop ℕ∞
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
inst✝⁵ : ChartedSpace H M
E' : Type u_5
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E'
inst✝³ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝² : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝¹ : TopologicalSpace M'
inst✝ : ChartedSpace H' M'
f : M → M'
Is : IsManifold I 1 M
I's : IsManifold I' 1 M'
hf : ContMDiff I I' n f
hmn : m + 1 ≤ n
⊢ ContMDiff I.tangent I'.tangent m (tangentMap I I' f)

Tactic:
rw [← contMDiffOn_univ] at hf ⊢

Goal state after:
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
m n : WithTop ℕ∞
E : Type u_2
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 E
H : Type u_3
inst✝⁷ : TopologicalSpace H
I : ModelWithCorners 𝕜 E H
M : Type u_4
inst✝⁶ : TopologicalSpace M
inst✝⁵ : ChartedSpace H M
E' : Type u_5
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup E'
inst✝³ : NormedSpace 𝕜 E'
H' : Type u_6
inst✝² : TopologicalSpace H'
I' : ModelWithCorners 𝕜 E' H'
M' : Type u_7
inst✝¹ : TopologicalSpace M'
inst✝ : ChartedSpace H' M'
f : M → M'
Is : IsManifold I 1 M
I's : IsManifold I' 1 M'
hf : ContMDiffOn I I' n f univ
hmn : m + 1 ≤ n
⊢ ContMDiffOn I.tangent I'.tangent m (tangentMap I I' f) univ