Theorem: Complex.norm_eqOn_of_isPreconnected_of_isMaxOn
File: Mathlib/Analysis/Complex/AbsMax.lean

tactic: set V := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
state_before: E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
⊢ EqOn (norm ∘ f) (Function.const E ‖f c‖) U

tactic: have hV : ∀ x ∈ V, ‖f x‖ = ‖f c‖ := fun x hx => le_antisymm (hm hx.1) (hx.2 hcU)
state_before: E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
⊢ EqOn (norm ∘ f) (Function.const E ‖f c‖) U

tactic: suffices : U ⊆ V
state_before: E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
⊢ EqOn (norm ∘ f) (Function.const E ‖f c‖) U

tactic: exact fun x hx => hV x (this hx)
state_before: E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
this : U ⊆ V
⊢ EqOn (norm ∘ f) (Function.const E ‖f c‖) U

case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
⊢ U ⊆ V

tactic: have hVo : IsOpen V := by
  simpa only [ho.mem_nhds_iff, setOf_and, setOf_mem_eq]
    using isOpen_setOf_mem_nhds_and_isMaxOn_norm hd
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
⊢ U ⊆ V

tactic: have hVne : (U ∩ V).Nonempty := ⟨c, hcU, hcU, hm⟩
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
⊢ U ⊆ V

tactic: set W := U ∩ {z | ‖f z‖ ≠ ‖f c‖}
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
hVne : Set.Nonempty (U ∩ V)
⊢ U ⊆ V

tactic: have hWo : IsOpen W := hd.continuousOn.norm.preimage_open_of_open ho isOpen_ne
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
hVne : Set.Nonempty (U ∩ V)
W : Set E := U ∩ {z | ‖f z‖ ≠ ‖f c‖}
⊢ U ⊆ V

tactic: have hdVW : Disjoint V W := disjoint_left.mpr fun x hxV hxW => hxW.2 (hV x hxV)
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
hVne : Set.Nonempty (U ∩ V)
W : Set E := U ∩ {z | ‖f z‖ ≠ ‖f c‖}
hWo : IsOpen W
⊢ U ⊆ V

tactic: have hUVW : U ⊆ V ∪ W := fun x hx =>
  (eq_or_ne ‖f x‖ ‖f c‖).imp (fun h => ⟨hx, fun y hy => (hm hy).out.trans_eq h.symm⟩)
    (And.intro hx)
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
hVne : Set.Nonempty (U ∩ V)
W : Set E := U ∩ {z | ‖f z‖ ≠ ‖f c‖}
hWo : IsOpen W
hdVW : Disjoint V W
⊢ U ⊆ V

tactic: exact hc.subset_left_of_subset_union hVo hWo hdVW hUVW hVne
state_before: case this
E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
hVo : IsOpen V
hVne : Set.Nonempty (U ∩ V)
W : Set E := U ∩ {z | ‖f z‖ ≠ ‖f c‖}
hWo : IsOpen W
hdVW : Disjoint V W
hUVW : U ⊆ V ∪ W
⊢ U ⊆ V

tactic: simpa only [ho.mem_nhds_iff, setOf_and, setOf_mem_eq]
  using isOpen_setOf_mem_nhds_and_isMaxOn_norm hd
state_before: E : Type u
inst✝³ : NormedAddCommGroup E
inst✝² : NormedSpace ℂ E
F : Type v
inst✝¹ : NormedAddCommGroup F
inst✝ : NormedSpace ℂ F
f : E → F
U : Set E
c : E
hc : IsPreconnected U
ho : IsOpen U
hd : DifferentiableOn ℂ f U
hcU : c ∈ U
hm : IsMaxOn (norm ∘ f) U c
V : Set E := U ∩ {z | IsMaxOn (norm ∘ f) U z}
hV : ∀ (x : E), x ∈ V → ‖f x‖ = ‖f c‖
⊢ IsOpen V