Theorem: ContDiffWithinAt.fderivWithin''
File: Mathlib/Analysis/Calculus/ContDiff.lean

tactic: have : ∀ k : ℕ, (k : ℕ∞) ≤ m →
    ContDiffWithinAt 𝕜 k (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀ := fun k hkm ↦ by
  obtain ⟨v, hv, -, f', hvf', hf'⟩ :=
    (hf.of_le <| (add_le_add_right hkm 1).trans hmn).hasFDerivWithinAt_nhds (hg.of_le hkm) hgt
  refine hf'.congr_of_eventuallyEq_insert ?_
  filter_upwards [hv, ht]
  exact fun y hy h2y => (hvf' y hy).fderivWithin h2y
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 m (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: induction' m using WithTop.recTopCoe with m
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
this : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ m → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 m (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: exact this _ le_rfl
state_before: case coe
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m✝ n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg✝ : ContDiffWithinAt 𝕜 m✝ g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn✝ : m✝ + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
this✝ : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ m✝ → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
m : ℕ
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑m) g s x₀
hmn : ↑m + 1 ≤ n
this : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ ↑m → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 (↑m) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: obtain ⟨v, hv, -, f', hvf', hf'⟩ :=
  (hf.of_le <| (add_le_add_right hkm 1).trans hmn).hasFDerivWithinAt_nhds (hg.of_le hkm) hgt
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
k : ℕ
hkm : ↑k ≤ m
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: refine hf'.congr_of_eventuallyEq_insert ?_
state_before: case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
k : ℕ
hkm : ↑k ≤ m
v : Set E
hv : v ∈ 𝓝[insert x₀ s] x₀
f' : E → F →L[𝕜] G
hvf' : ∀ (x : E), x ∈ v → HasFDerivWithinAt (f x) (f' x) t (g x)
hf' : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => f' x) s x₀
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: filter_upwards [hv, ht]
state_before: case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
k : ℕ
hkm : ↑k ≤ m
v : Set E
hv : v ∈ 𝓝[insert x₀ s] x₀
f' : E → F →L[𝕜] G
hvf' : ∀ (x : E), x ∈ v → HasFDerivWithinAt (f x) (f' x) t (g x)
hf' : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => f' x) s x₀
⊢ (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) =ᶠ[𝓝[insert x₀ s] x₀] fun x => f' x

tactic: exact fun y hy h2y => (hvf' y hy).fderivWithin h2y
state_before: case h
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
k : ℕ
hkm : ↑k ≤ m
v : Set E
hv : v ∈ 𝓝[insert x₀ s] x₀
f' : E → F →L[𝕜] G
hvf' : ∀ (x : E), x ∈ v → HasFDerivWithinAt (f x) (f' x) t (g x)
hf' : ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => f' x) s x₀
⊢ ∀ (a : E), a ∈ v → UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g a) → fderivWithin 𝕜 (f a) t (g a) = f' a

tactic: obtain rfl := eq_top_iff.mpr hmn
state_before: case top
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n✝ : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
n : ℕ∞
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 n (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hg✝ : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hmn✝ : m + 1 ≤ n
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
this✝ : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ m → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ g s x₀
hmn : ⊤ + 1 ≤ n
this : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ ⊤ → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: rw [contDiffWithinAt_top]
state_before: case top
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
hg✝ : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
this✝ : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ m → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ g s x₀
this : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ ⊤ → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hmn✝ : m + 1 ≤ ⊤
hmn : ⊤ + 1 ≤ ⊤
⊢ ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀

tactic: exact fun m => this m le_top
state_before: case top
𝕜 : Type u_1
inst✝¹⁰ : NontriviallyNormedField 𝕜
D : Type uD
inst✝⁹ : NormedAddCommGroup D
inst✝⁸ : NormedSpace 𝕜 D
E : Type uE
inst✝⁷ : NormedAddCommGroup E
inst✝⁶ : NormedSpace 𝕜 E
F : Type uF
inst✝⁵ : NormedAddCommGroup F
inst✝⁴ : NormedSpace 𝕜 F
G : Type uG
inst✝³ : NormedAddCommGroup G
inst✝² : NormedSpace 𝕜 G
X : Type ?u.1044172
inst✝¹ : NormedAddCommGroup X
inst✝ : NormedSpace 𝕜 X
s s₁ t✝ u : Set E
f✝ f₁ : E → F
g✝ : F → G
x x₀ : E
c : F
b : E × F → G
m n : ℕ∞
p : E → FormalMultilinearSeries 𝕜 E F
f : E → F → G
g : E → F
t : Set F
hg✝ : ContDiffWithinAt 𝕜 m g s x₀
ht : ∀ᶠ (x : E) in 𝓝[insert x₀ s] x₀, UniqueDiffWithinAt 𝕜 t (g x)
hgt : t ∈ 𝓝[g '' s] g x₀
this✝ : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ m → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
hg : ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ g s x₀
this : ∀ (k : ℕ), ↑k ≤ ⊤ → ContDiffWithinAt 𝕜 (↑k) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀
hf : ContDiffWithinAt 𝕜 ⊤ (uncurry f) (insert x₀ s ×ˢ t) (x₀, g x₀)
hmn✝ : m + 1 ≤ ⊤
hmn : ⊤ + 1 ≤ ⊤
⊢ ∀ (n : ℕ), ContDiffWithinAt 𝕜 (↑n) (fun x => fderivWithin 𝕜 (f x) t (g x)) s x₀