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open MeasureTheory ProbabilityTheory

theorem extracted_formal_statement_22.{u_2, u_1} {Ω : Type u_1} [inst : MeasurableSpace Ω] {μ : Measure Ω}
  [inst_1 : IsProbabilityMeasure μ] {𝓧 : Type u_2} {m𝓧 : MeasurableSpace 𝓧} [hnonempty𝓧 : Nonempty 𝓧] {m : ℕ}
  {X' : Fin m → Ω → 𝓧} (hX'' : ∀ (i : Fin m), Measurable (X' i)) (hIndep' : iIndepFun X' μ) {f' : (Fin m → 𝓧) → ℝ}
  {c' : Fin m → ℝ} (hfι : ∀ (i : Fin m) (x : Fin m → 𝓧) (x' : 𝓧), |f' x - f' (Function.update x i x')| ≤ c' i)
  (hf'' : StronglyMeasurable f') {ε : ℝ} (hε : ε > 0) {t : ℝ} (ht : t ≥ 0) (ht' : t * ∑ i, c' i ^ 2 ≤ 1) :
  let Y := fun k Xk => ∫ (x : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else X' i ω) x ∂μ;
  let A := fun k Xk =>
    ⨅ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ;
  let B := fun k Xk =>
    ⨆ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ;
  (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
      Y k.succ (Fin.snoc Xk x) =
        ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ) →
    ∀ (x₀ : 𝓧),
      let bdf := |f' fun x => x₀| + ∑ i, c' i;
      (∀ (xi : Fin m → 𝓧), |f' xi| ≤ bdf) →
        (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
            Integrable (fun a => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i a) μ) →
          (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), A k Xk ≤ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)) →
            (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧),
                𝓧 →
                  BddAbove
                    (Set.range fun x =>
                      ∫ (a : Ω),
                        (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω)
                          a ∂μ)) →
              (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), B k Xk ≥ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)) →
                (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), B k Xk ≤ A k Xk + c' k) →
                  (∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), ∫ (ω : Ω), Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) ∂μ = Y k.castSucc Xk) →
                    (∀ (k : Fin m.succ), Measurable (Y k)) →
                      (∀ (k : Fin m.succ) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), |Y k Xk| ≤ bdf) →
                        let V := fun k Xk ω => Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) - Y k.castSucc Xk;
                        let t'' := 4 * ε * t;
                        t'' ≥ 0 →
                          ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧),
                            let a := A k Xk - Y k.castSucc Xk;
                            let b := B k Xk - Y k.castSucc Xk;
                            (Measurable fun x => Fin.snoc Xk (X' k x)) →
                              ∫ (ω : Ω), Real.exp (t'' * V k Xk ω) ∂μ ≤ Real.exp (t'' ^ 2 * (b - a) ^ 2 / 8) →
                                ∫ (x : Ω), V k Xk x ∂μ = 0 := sorry

Tactic state before:
Ω : Type u_1
inst✝¹ : MeasurableSpace Ω
μ : Measure Ω
inst✝ : IsProbabilityMeasure μ
𝓧 : Type u_2
m𝓧 : MeasurableSpace 𝓧
hnonempty𝓧 : Nonempty 𝓧
m : ℕ
X' : Fin m → Ω → 𝓧
hX'' : ∀ (i : Fin m), Measurable (X' i)
hIndep' : iIndepFun X' μ
f' : (Fin m → 𝓧) → ℝ
c' : Fin m → ℝ
hfι : ∀ (i : Fin m) (x : Fin m → 𝓧) (x' : 𝓧), |f' x - f' (Function.update x i x')| ≤ c' i
hf'' : StronglyMeasurable f'
ε : ℝ
hε : ε > 0
t : ℝ
ht : t ≥ 0
ht' : t * ∑ i, c' i ^ 2 ≤ 1
Y : (k : Fin m.succ) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
  fun k Xk => ∫ (x : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else X' i ω) x ∂μ
A : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
  fun k Xk =>
    ⨅ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
B : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
  fun k Xk =>
    ⨆ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
AB_rw :
  ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
    Y k.succ (Fin.snoc Xk x) =
      ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
x₀ : 𝓧
bdf : ℝ := |f' fun x => x₀| + ∑ i, c' i
hfbdd : ∀ (xi : Fin m → 𝓧), |f' xi| ≤ bdf
hintegrableAB :
  ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
    Integrable (fun a => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i a) μ
hAY : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), A k Xk ≤ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)
hBddAbove :
  ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧),
    𝓧 →
      BddAbove
        (Set.range fun x =>
          ∫ (a : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) a ∂μ)
hYB : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), B k Xk ≥ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)
hAB : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), B k Xk ≤ A k Xk + c' k
hmartigale : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), ∫ (ω : Ω), Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) ∂μ = Y k.castSucc Xk
hmeasurableY : ∀ (k : Fin m.succ), Measurable (Y k)
hYbdd : ∀ (k : Fin m.succ) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), |Y k Xk| ≤ bdf
V : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → Ω → ℝ := fun k Xk ω => Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) - Y k.castSucc Xk
t'' : ℝ := 4 * ε * t
ht'' : t'' ≥ 0
k : Fin m
Xk : Fin ↑k → 𝓧
a : ℝ := A k Xk - Y k.castSucc Xk
b : ℝ := B k Xk - Y k.castSucc Xk
hmeasurable : Measurable fun x => Fin.snoc Xk (X' k x)
⊢ ∫ (ω : Ω), Real.exp (t'' * V k Xk ω) ∂μ ≤ Real.exp (t'' ^ 2 * (b - a) ^ 2 / 8)

Tactic:
apply hoeffding μ t'' a b
    ·
  apply Measurable.aemeasurable
  apply Measurable.add_const _ (-Y k.castSucc Xk)
  apply (hmeasurableY k.succ).comp
  exact hmeasurable
    ·
  filter_upwards with ω
  dsimp only [Set.Icc]
  constructor
  · exact tsub_le_tsub_right (hAY k Xk (X' k ω)) (Y k.castSucc Xk)
  · exact tsub_le_tsub_right (hYB k Xk (X' k ω)) (Y k.castSucc Xk)

Tactic state after:
[case h0
 Ω : Type u_1
 inst✝¹ : MeasurableSpace Ω
 μ : Measure Ω
 inst✝ : IsProbabilityMeasure μ
 𝓧 : Type u_2
 m𝓧 : MeasurableSpace 𝓧
 hnonempty𝓧 : Nonempty 𝓧
 m : ℕ
 X' : Fin m → Ω → 𝓧
 hX'' : ∀ (i : Fin m), Measurable (X' i)
 hIndep' : iIndepFun X' μ
 f' : (Fin m → 𝓧) → ℝ
 c' : Fin m → ℝ
 hfι : ∀ (i : Fin m) (x : Fin m → 𝓧) (x' : 𝓧), |f' x - f' (Function.update x i x')| ≤ c' i
 hf'' : StronglyMeasurable f'
 ε : ℝ
 hε : ε > 0
 t : ℝ
 ht : t ≥ 0
 ht' : t * ∑ i, c' i ^ 2 ≤ 1
 Y : (k : Fin m.succ) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
   fun k Xk => ∫ (x : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else X' i ω) x ∂μ
 A : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
   fun k Xk =>
     ⨅ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
 B : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → ℝ :=
   fun k Xk =>
     ⨆ x, ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
 AB_rw :
   ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
     Y k.succ (Fin.snoc Xk x) =
       ∫ (x_1 : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) x_1 ∂μ
 x₀ : 𝓧
 bdf : ℝ := |f' fun x => x₀| + ∑ i, c' i
 hfbdd : ∀ (xi : Fin m → 𝓧), |f' xi| ≤ bdf
 hintegrableAB :
   ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧),
     Integrable (fun a => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i a) μ
 hAY : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), A k Xk ≤ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)
 hBddAbove :
   ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧),
     𝓧 →
       BddAbove
         (Set.range fun x =>
           ∫ (a : Ω), (fun ω => f' fun i => if h : ↑i < ↑k then Xk ⟨↑i, h⟩ else if ↑i = ↑k then x else X' i ω) a ∂μ)
 hYB : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧) (x : 𝓧), B k Xk ≥ Y k.succ (Fin.snoc Xk x)
 hAB : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), B k Xk ≤ A k Xk + c' k
 hmartigale : ∀ (k : Fin m) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), ∫ (ω : Ω), Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) ∂μ = Y k.castSucc Xk
 hmeasurableY : ∀ (k : Fin m.succ), Measurable (Y k)
 hYbdd : ∀ (k : Fin m.succ) (Xk : Fin ↑k → 𝓧), |Y k Xk| ≤ bdf
 V : (k : Fin m) → (Fin ↑k → 𝓧) → Ω → ℝ := fun k Xk ω => Y k.succ (Fin.snoc Xk (X' k ω)) - Y k.castSucc Xk
 t'' : ℝ := 4 * ε * t
 ht'' : t'' ≥ 0
 k : Fin m
 Xk : Fin ↑k → 𝓧
 a : ℝ := A k Xk - Y k.castSucc Xk
 b : ℝ := B k Xk - Y k.castSucc Xk
 hmeasurable : Measurable fun x => Fin.snoc Xk (X' k x)
 ⊢ ∫ (x : Ω), V k Xk x ∂μ = 0]