-- File: optlib/Optlib/Algorithm/GD/GradientDescent.lean
Theorem statement:
theorem extracted_formal_statement_17.{u_1} {E : Type u_1} [inst : NormedAddCommGroup E] [inst_1 : InnerProductSpace ℝ E]
  [inst_2 : CompleteSpace E] {f : E → ℝ} {f' : E → E} {l : NNReal} {a : ℝ} (h₁ : ∀ (x₁ : E), HasGradientAt f (f' x₁) x₁)
  (h₂ : ↑l > 0) (ha₁ : ↑l ≤ 1 / a) (ha₂ : a > 0) (h₃ : LipschitzWith l f') (x : E)
  (h_original_goal :
    f x - ⟪f' x, a • f' x⟫_ℝ + ↑l * ‖a • f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ = f x + (↑l * a ^ 2 * ‖f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ - a * ‖f' x‖ ^ 2)) :
  f x - a * ‖f' x‖ ^ 2 + ↑l * (‖a‖ * ‖f' x‖) ^ 2 * 2⁻¹ = f x + (↑l * a ^ 2 * ‖f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ - a * ‖f' x‖ ^ 2) := sorry

Tactic state before:
E : Type u_1
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace ℝ E
inst✝ : CompleteSpace E
f : E → ℝ
f' : E → E
l : NNReal
a : ℝ
h₁ : ∀ (x₁ : E), HasGradientAt f (f' x₁) x₁
h₂ : ↑l > 0
ha₁ : ↑l ≤ 1 / a
ha₂ : a > 0
h₃ : LipschitzWith l f'
x : E
⊢ f x - ⟪f' x, a • f' x⟫_ℝ + ↑l * ‖a • f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ = f x + (↑l * a ^ 2 * ‖f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ - a * ‖f' x‖ ^ 2)

Tactic: rw [real_inner_smul_right, real_inner_self_eq_norm_sq, norm_smul]

Tactic state after:
[E : Type u_1
 inst✝² : NormedAddCommGroup E
 inst✝¹ : InnerProductSpace ℝ E
 inst✝ : CompleteSpace E
 f : E → ℝ
 f' : E → E
 l : NNReal
 a : ℝ
 h₁ : ∀ (x₁ : E), HasGradientAt f (f' x₁) x₁
 h₂ : ↑l > 0
 ha₁ : ↑l ≤ 1 / a
 ha₂ : a > 0
 h₃ : LipschitzWith l f'
 x : E
 ⊢ f x - a * ‖f' x‖ ^ 2 + ↑l * (‖a‖ * ‖f' x‖) ^ 2 * 2⁻¹ = f x + (↑l * a ^ 2 * ‖f' x‖ ^ 2 * 2⁻¹ - a * ‖f' x‖ ^ 2)]

Premises used:
norm_smul : ∀ {α : Type u_1} {β : Type u_2} [inst : NormedDivisionRing α] [inst_3 : SeminormedAddGroup β]
  [inst_4 : MulActionWithZero α β] [inst_5 : IsBoundedSMul α β] (r : α) (x : β), ‖r • x‖ = ‖r‖ * ‖x‖
real_inner_self_eq_norm_sq : ∀ {F : Type u_3} [inst : SeminormedAddCommGroup F] [inst_3 : InnerProductSpace ℝ F]
  (x : F), ⟪x, x⟫_ℝ = ‖x‖ ^ 2
real_inner_smul_right : ∀ {F : Type u_3} [inst : SeminormedAddCommGroup F] [inst_3 : InnerProductSpace ℝ F] (x y : F)
  (r : ℝ), ⟪x, r • y⟫_ℝ = r * ⟪x, y⟫_ℝ