Theorem: MonotoneOn.ae_differentiableWithinAt_of_mem
File: Mathlib/Analysis/Calculus/Monotone.lean

Proof steps:
state_before: f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ (a b : ℝ), a ∈ s → b ∈ s → a < b → ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
tactic: apply ae_of_mem_of_ae_of_mem_inter_Ioo
state_before: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
⊢ ∀ (a b : ℝ), a ∈ s → b ∈ s → a < b → ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
tactic: intro a b as bs _
state_before: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: case h.intro.intro
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
tactic: obtain ⟨g, hg, gf⟩ : ∃ g : ℝ → ℝ, Monotone g ∧ EqOn f g (s ∩ Icc a b) :=
    (hf.mono inter_subset_left).exists_monotone_extension
      (hf.map_bddBelow inter_subset_left ⟨a, fun x hx => hx.2.1, as⟩)
      (hf.map_bddAbove inter_subset_left ⟨b, fun x hx => hx.2.2, bs⟩)
state_before: case h.intro.intro
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
⊢ ∀ᵐ (x : ℝ), x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
⊢ x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
tactic: filter_upwards [hg.ae_differentiableAt] with x hx
state_before: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
⊢ x ∈ s ∩ Ioo a b → DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ DifferentiableWithinAt ℝ f s x
tactic: intro h'x
state_before: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ DifferentiableWithinAt ℝ f s x
state_after: f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g
tactic: apply hx.differentiableWithinAt.congr_of_eventuallyEq _ (gf ⟨h'x.1, h'x.2.1.le, h'x.2.2.le⟩)
state_before: f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g
state_after: f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g
tactic: have : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x := nhdsWithin_le_nhds (Ioo_mem_nhds h'x.2.1 h'x.2.2)
state_before: f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
⊢ f =ᶠ[𝓝[s] x] g
state_after: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
y : ℝ
hy : y ∈ s
h'y : y ∈ Ioo a b
⊢ f y = g y
tactic: filter_upwards [self_mem_nhdsWithin, this] with y hy h'y
state_before: case h
f : ℝ → ℝ
s : Set ℝ
hf : MonotoneOn f s
a b : ℝ
as : a ∈ s
bs : b ∈ s
a✝ : a < b
g : ℝ → ℝ
hg : Monotone g
gf : EqOn f g (s ∩ Icc a b)
x : ℝ
hx : DifferentiableAt ℝ g x
h'x : x ∈ s ∩ Ioo a b
this : Ioo a b ∈ 𝓝[s] x
y : ℝ
hy : y ∈ s
h'y : y ∈ Ioo a b
⊢ f y = g y
state_after: no goals
tactic: exact gf ⟨hy, h'y.1.le, h'y.2.le⟩