Theorem: VectorFourier.fourierIntegral_fderiv
File: Mathlib/Analysis/Fourier/FourierTransformDeriv.lean

Proof steps:
state_before: E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
⊢ fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ (fderiv ℝ f) = fourierSMulRight (-L.flip) (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f)
state_after: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
⊢ (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ (fderiv ℝ f) w) y =
    (fourierSMulRight (-L.flip) (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f) w) y
tactic: ext w y
state_before: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
⊢ (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ (fderiv ℝ f) w) y =
    (fourierSMulRight (-L.flip) (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f) w) y
state_after: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
⊢ (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ (fderiv ℝ f) w) y =
    (fourierSMulRight (-L.flip) (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f) w) y
tactic: let g (v : V) : ℂ := 𝐞 (-L v w)
state_before: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
⊢ (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ (fderiv ℝ f) w) y =
    (fourierSMulRight (-L.flip) (fourierIntegral 𝐞 μ L.toLinearMap₂ f) w) y
state_after: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
⊢ ∫ (x : V), g x • (fderiv ℝ f x) y ∂μ = ∫ (x : V), (2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x) • f x ∂μ
tactic: suffices ∫ x, g x • fderiv ℝ f x y ∂μ = ∫ x, (2 * ↑π * I * L y w * g x) • f x ∂μ by
    rw [fourierIntegral_continuousLinearMap_apply' hf']
    simpa only [fourierIntegral, ContinuousLinearMap.toLinearMap₂_apply, fourierSMulRight_apply,
      ContinuousLinearMap.neg_apply, ContinuousLinearMap.flip_apply, ← integral_smul, neg_smul,
      smul_neg, ← smul_smul, coe_smul, neg_neg]
state_before: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
⊢ ∫ (x : V), g x • (fderiv ℝ f x) y ∂μ = ∫ (x : V), (2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x) • f x ∂μ
state_after: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ ∫ (x : V), g x • (fderiv ℝ f x) y ∂μ = ∫ (x : V), (2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x) • f x ∂μ
tactic: have A x : fderiv ℝ g x y = - 2 * ↑π * I * L y w * g x :=
    fderiv_fourierChar_neg_bilinear_left_apply _ _ _ _
state_before: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ ∫ (x : V), g x • (fderiv ℝ f x) y ∂μ = ∫ (x : V), (2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x) • f x ∂μ
state_after: case h.h
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ ∫ (a : V), -((fderiv ℝ g a) y • f a) ∂μ = ∫ (x : V), (2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x) • f x ∂μ

case h.h.hf'g
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ Integrable (fun x => (fderiv ℝ g x) y • f x) μ

case h.h.hfg'
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ Integrable (fun x => g x • (fderiv ℝ f x) y) μ

case h.h.hfg
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ Integrable (fun x => g x • f x) μ

case h.h.hf
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ Differentiable ℝ g

case h.h.hg
E : Type u_1
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁸ : NormedSpace ℂ E
V : Type u_2
W : Type u_3
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup V
inst✝⁶ : NormedSpace ℝ V
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup W
inst✝⁴ : NormedSpace ℝ W
L : V →L[ℝ] W →L[ℝ] ℝ
f : V → E
inst✝³ : MeasurableSpace V
inst✝² : BorelSpace V
inst✝¹ : FiniteDimensional ℝ V
μ : Measure V
inst✝ : μ.IsAddHaarMeasure
hf : Integrable f μ
h'f : Differentiable ℝ f
hf' : Integrable (fderiv ℝ f) μ
w : W
y : V
g : V → ℂ := fun v => ↑(𝐞 (-(L v) w))
A : ∀ (x : V), (fderiv ℝ g x) y = -2 * ↑π * I * ↑((L y) w) * g x
⊢ Differentiable ℝ f
tactic: rw [integral_smul_fderiv_eq_neg_fderiv_smul_of_integrable, ← integral_neg]