Theorem: MeasureTheory.exists_upperSemicontinuous_le_integral_le
File: Mathlib/MeasureTheory/Integral/VitaliCaratheodory.lean

Proof steps:
state_before: α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ
εpos : 0 < ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: lift ε to ℝ≥0 using εpos.le
state_before: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: NNReal.coe_pos,
state_before: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: ← ENNReal.coe_pos
state_before: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: have If : (∫⁻ x, f x ∂μ) < ∞ := hasFiniteIntegral_iff_ofNNReal.1 fint.hasFiniteIntegral
state_before: case intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: rcases exists_upperSemicontinuous_le_lintegral_le f If.ne εpos.ne' with ⟨g, gf, gcont, gint⟩
state_before: case intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
Ig : ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ < ⊤
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: have Ig : (∫⁻ x, g x ∂μ) < ∞ := by
    refine lt_of_le_of_lt (lintegral_mono fun x => ?_) If
    simpa using gf x
state_before: case intro.intro.intro.intro
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
Ig : ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ < ⊤
⊢ ∃ g,
    (∀ (x : α), g x ≤ f x) ∧
      UpperSemicontinuous g ∧ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ ∧ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
state_after: case intro.intro.intro.intro.refine_1
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
Ig : ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ < ⊤
⊢ Integrable (fun x => ↑(g x)) μ

case intro.intro.intro.intro.refine_2
α : Type u_1
inst✝³ : TopologicalSpace α
inst✝² : MeasurableSpace α
inst✝¹ : BorelSpace α
μ : Measure α
inst✝ : μ.WeaklyRegular
f : α → ℝ≥0
fint : Integrable (fun x => ↑(f x)) μ
ε : ℝ≥0
εpos : 0 < ↑ε
If : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ < ⊤
g : α → ℝ≥0
gf : ∀ (x : α), g x ≤ f x
gcont : UpperSemicontinuous g
gint : ∫⁻ (x : α), ↑(f x) ∂μ ≤ ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ + ↑ε
Ig : ∫⁻ (x : α), ↑(g x) ∂μ < ⊤
⊢ ∫ (x : α), ↑(f x) ∂μ - ↑ε ≤ ∫ (x : α), ↑(g x) ∂μ
tactic: refine ⟨g, gf, gcont, ?_, ?_⟩