[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ gauge s x = sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
rw [gauge]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ sInf {r | 0 < r ∧ x ∈ r • s} = sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
apply congr_arg
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ {r | 0 < r ∧ x ∈ r • s} = {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
x✝ : ℝ
⊢ x✝ ∈ {r | 0 < r ∧ x ∈ r • s} ↔ x✝ ∈ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
simp only [mem_setOf, mem_Ioi]
[GOAL]
case h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
x✝ : ℝ
⊢ 0 < x✝ ∧ x ∈ x✝ • s ↔ 0 < x✝ ∧ x✝⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
exact and_congr_right fun hr => mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hr.ne' _ _
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
absorbs : Absorbent ℝ s
h : gauge s x < a
⊢ ∃ b, 0 < b ∧ b < a ∧ x ∈ b • s
[PROOFSTEP]
obtain ⟨b, ⟨hb, hx⟩, hba⟩ := exists_lt_of_csInf_lt absorbs.gauge_set_nonempty h
[GOAL]
case intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
absorbs : Absorbent ℝ s
h : gauge s x < a
b : ℝ
hba : b < a
hb : 0 < b
hx : x ∈ b • s
⊢ ∃ b, 0 < b ∧ b < a ∧ x ∈ b • s
[PROOFSTEP]
exact ⟨b, hb, hba, hx⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
⊢ gauge s 0 = 0
[PROOFSTEP]
rw [gauge_def']
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • 0 ∈ s} = 0
[PROOFSTEP]
by_cases h : (0 : E) ∈ s
[GOAL]
case pos
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
h : 0 ∈ s
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • 0 ∈ s} = 0
[PROOFSTEP]
simp only [smul_zero, sep_true, h, csInf_Ioi]
[GOAL]
case neg
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
h : ¬0 ∈ s
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • 0 ∈ s} = 0
[PROOFSTEP]
simp only [smul_zero, sep_false, h, Real.sInf_empty]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
⊢ gauge 0 = 0
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ gauge 0 x = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
rw [gauge_def']
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ 0} = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
obtain rfl | hx := eq_or_ne x 0
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • 0 ∈ 0} = OfNat.ofNat 0 0
[PROOFSTEP]
simp only [csInf_Ioi, mem_zero, Pi.zero_apply, eq_self_iff_true, sep_true, smul_zero]
[GOAL]
case h.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ 0} = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
simp only [mem_zero, Pi.zero_apply, inv_eq_zero, smul_eq_zero]
[GOAL]
case h.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ x = 0)} = 0
[PROOFSTEP]
convert Real.sInf_empty
[GOAL]
case h.e'_2.h.e'_3
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hx : x ≠ 0
⊢ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ x = 0)} = ∅
[PROOFSTEP]
exact eq_empty_iff_forall_not_mem.2 fun r hr => hr.2.elim (ne_of_gt hr.1) hx
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
⊢ gauge ∅ = 0
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x✝ : E
⊢ gauge ∅ x✝ = OfNat.ofNat 0 x✝
[PROOFSTEP]
simp only [gauge_def', Real.sInf_empty, mem_empty_iff_false, Pi.zero_apply, sep_false]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
h : s ⊆ 0
⊢ gauge s = 0
[PROOFSTEP]
obtain rfl | rfl := subset_singleton_iff_eq.1 h
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
t : Set E
a : ℝ
h : ∅ ⊆ 0
⊢ gauge ∅ = 0
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
t : Set E
a : ℝ
h : {0} ⊆ 0
⊢ gauge {0} = 0
[PROOFSTEP]
exacts [gauge_empty, gauge_zero']
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
x : E
⊢ gauge s (-x) = gauge s x
[PROOFSTEP]
have : ∀ x, -x ∈ s ↔ x ∈ s := fun x => ⟨fun h => by simpa using symmetric _ h, symmetric x⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
x✝ x : E
h : -x ∈ s
⊢ x ∈ s
[PROOFSTEP]
simpa using symmetric _ h
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
x : E
this : ∀ (x : E), -x ∈ s ↔ x ∈ s
⊢ gauge s (-x) = gauge s x
[PROOFSTEP]
simp_rw [gauge_def', smul_neg, this]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ gauge (-s) (-x) = gauge s x
[PROOFSTEP]
simp_rw [gauge_def', smul_neg, neg_mem_neg]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
⊢ gauge (-s) x = gauge s (-x)
[PROOFSTEP]
rw [← gauge_neg_set_neg, neg_neg]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
ha : 0 ≤ a
hx : x ∈ a • s
⊢ gauge s x ≤ a
[PROOFSTEP]
obtain rfl | ha' := ha.eq_or_lt
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
x : E
ha : 0 ≤ 0
hx : x ∈ 0 • s
⊢ gauge s x ≤ 0
[PROOFSTEP]
rw [mem_singleton_iff.1 (zero_smul_set_subset _ hx), gauge_zero]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
ha : 0 ≤ a
hx : x ∈ a • s
ha' : 0 < a
⊢ gauge s x ≤ a
[PROOFSTEP]
exact csInf_le gauge_set_bddBelow ⟨ha', hx⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
⊢ {x | gauge s x ≤ a} = ⋂ (r : ℝ) (_ : a < r), r • s
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
⊢ x ∈ {x | gauge s x ≤ a} ↔ x ∈ ⋂ (r : ℝ) (_ : a < r), r • s
[PROOFSTEP]
simp_rw [Set.mem_iInter, Set.mem_setOf_eq]
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
⊢ gauge s x ≤ a ↔ ∀ (i : ℝ), a < i → x ∈ i • s
[PROOFSTEP]
refine' ⟨fun h r hr => _, fun h => le_of_forall_pos_lt_add fun ε hε => _⟩
[GOAL]
case h.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
⊢ x ∈ r • s
[PROOFSTEP]
have hr' := ha.trans_lt hr
[GOAL]
case h.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
⊢ x ∈ r • s
[PROOFSTEP]
rw [mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hr'.ne']
[GOAL]
case h.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
⊢ r⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
obtain ⟨δ, δ_pos, hδr, hδ⟩ := exists_lt_of_gauge_lt hs₂ (h.trans_lt hr)
[GOAL]
case h.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : x ∈ δ • s
⊢ r⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
suffices (r⁻¹ * δ) • δ⁻¹ • x ∈ s by rwa [smul_smul, mul_inv_cancel_right₀ δ_pos.ne'] at this 
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : x ∈ δ • s
this : (r⁻¹ * δ) • δ⁻¹ • x ∈ s
⊢ r⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rwa [smul_smul, mul_inv_cancel_right₀ δ_pos.ne'] at this 
[GOAL]
case h.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : x ∈ δ • s
⊢ (r⁻¹ * δ) • δ⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rw [mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ δ_pos.ne'] at hδ 
[GOAL]
case h.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : δ⁻¹ • x ∈ s
⊢ (r⁻¹ * δ) • δ⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
refine' hs₁.smul_mem_of_zero_mem hs₀ hδ ⟨by positivity, _⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : δ⁻¹ • x ∈ s
⊢ 0 ≤ r⁻¹ * δ
[PROOFSTEP]
positivity
[GOAL]
case h.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : δ⁻¹ • x ∈ s
⊢ r⁻¹ * δ ≤ 1
[PROOFSTEP]
rw [inv_mul_le_iff hr', mul_one]
[GOAL]
case h.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : gauge s x ≤ a
r : ℝ
hr : a < r
hr' : 0 < r
δ : ℝ
δ_pos : 0 < δ
hδr : δ < r
hδ : δ⁻¹ • x ∈ s
⊢ δ ≤ r
[PROOFSTEP]
exact hδr.le
[GOAL]
case h.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : ∀ (i : ℝ), a < i → x ∈ i • s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ gauge s x < a + ε
[PROOFSTEP]
have hε' := (lt_add_iff_pos_right a).2 (half_pos hε)
[GOAL]
case h.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
ha : 0 ≤ a
x : E
h : ∀ (i : ℝ), a < i → x ∈ i • s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hε' : a < a + ε / 2
⊢ gauge s x < a + ε
[PROOFSTEP]
exact (gauge_le_of_mem (ha.trans hε'.le) <| h _ hε').trans_lt (add_lt_add_left (half_lt_self hε) _)
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
⊢ {x | gauge s x < a} = ⋃ (r : ℝ) (_ : 0 < r) (_ : r < a), r • s
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
x✝ : E
⊢ x✝ ∈ {x | gauge s x < a} ↔ x✝ ∈ ⋃ (r : ℝ) (_ : 0 < r) (_ : r < a), r • s
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_setOf, mem_iUnion, exists_prop]
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
x✝ : E
⊢ gauge s x✝ < a ↔ ∃ i, 0 < i ∧ i < a ∧ x✝ ∈ i • s
[PROOFSTEP]
exact ⟨exists_lt_of_gauge_lt absorbs, fun ⟨r, hr₀, hr₁, hx⟩ => (gauge_le_of_mem hr₀.le hx).trans_lt hr₁⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
⊢ {x | gauge s x < a} = ⋃ (r : ℝ) (_ : r ∈ Ioo 0 a), r • s
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
x✝ : E
⊢ x✝ ∈ {x | gauge s x < a} ↔ x✝ ∈ ⋃ (r : ℝ) (_ : r ∈ Ioo 0 a), r • s
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_setOf, mem_iUnion, exists_prop, mem_Ioo, and_assoc]
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
x✝ : E
⊢ gauge s x✝ < a ↔ ∃ i, 0 < i ∧ i < a ∧ x✝ ∈ i • s
[PROOFSTEP]
exact ⟨exists_lt_of_gauge_lt absorbs, fun ⟨r, hr₀, hr₁, hx⟩ => (gauge_le_of_mem hr₀.le hx).trans_lt hr₁⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
absorbs : Absorbent ℝ s
hgauge : gauge s x < 1
⊢ ∃ y, y ∈ s ∧ x ∈ openSegment ℝ 0 y
[PROOFSTEP]
rcases exists_lt_of_gauge_lt absorbs hgauge with ⟨r, hr₀, hr₁, y, hy, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
hr₁ : r < 1
y : E
hy : y ∈ s
hgauge : gauge s ((fun x => r • x) y) < 1
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ s ∧ (fun x => r • x) y ∈ openSegment ℝ 0 y_1
[PROOFSTEP]
refine ⟨y, hy, 1 - r, r, ?_⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
absorbs : Absorbent ℝ s
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
hr₁ : r < 1
y : E
hy : y ∈ s
hgauge : gauge s ((fun x => r • x) y) < 1
⊢ ∃ x x x, (1 - r) • 0 + r • y = (fun x => r • x) y
[PROOFSTEP]
simp [*]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hx : x ∈ s
⊢ x ∈ 1 • s
[PROOFSTEP]
rwa [one_smul]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
x y : E
⊢ gauge s (x + y) ≤ gauge s x + gauge s y
[PROOFSTEP]
refine' le_of_forall_pos_lt_add fun ε hε => _
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
x y : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ gauge s (x + y) < gauge s x + gauge s y + ε
[PROOFSTEP]
obtain ⟨a, ha, ha', x, hx, rfl⟩ := exists_lt_of_gauge_lt absorbs (lt_add_of_pos_right (gauge s x) (half_pos hε))
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
y : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
⊢ gauge s ((fun x => a • x) x + y) < gauge s ((fun x => a • x) x) + gauge s y + ε
[PROOFSTEP]
obtain ⟨b, hb, hb', y, hy, rfl⟩ := exists_lt_of_gauge_lt absorbs (lt_add_of_pos_right (gauge s y) (half_pos hε))
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
b : ℝ
hb : 0 < b
y : E
hy : y ∈ s
hb' : b < gauge s ((fun x => b • x) y) + ε / 2
⊢ gauge s ((fun x => a • x) x + (fun x => b • x) y) < gauge s ((fun x => a • x) x) + gauge s ((fun x => b • x) y) + ε
[PROOFSTEP]
calc
  gauge s (a • x + b • y) ≤ a + b :=
    gauge_le_of_mem (by positivity) <| by
      rw [hs.add_smul ha.le hb.le]
      exact add_mem_add (smul_mem_smul_set hx) (smul_mem_smul_set hy)
  _ < gauge s (a • x) + gauge s (b • y) + ε := by linarith
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
b : ℝ
hb : 0 < b
y : E
hy : y ∈ s
hb' : b < gauge s ((fun x => b • x) y) + ε / 2
⊢ 0 ≤ a + b
[PROOFSTEP]
positivity
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
b : ℝ
hb : 0 < b
y : E
hy : y ∈ s
hb' : b < gauge s ((fun x => b • x) y) + ε / 2
⊢ a • x + b • y ∈ (a + b) • s
[PROOFSTEP]
rw [hs.add_smul ha.le hb.le]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
b : ℝ
hb : 0 < b
y : E
hy : y ∈ s
hb' : b < gauge s ((fun x => b • x) y) + ε / 2
⊢ a • x + b • y ∈ a • s + b • s
[PROOFSTEP]
exact add_mem_add (smul_mem_smul_set hx) (smul_mem_smul_set hy)
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
absorbs : Absorbent ℝ s
ε : ℝ
hε : 0 < ε
a : ℝ
ha : 0 < a
x : E
hx : x ∈ s
ha' : a < gauge s ((fun x => a • x) x) + ε / 2
b : ℝ
hb : 0 < b
y : E
hy : y ∈ s
hb' : b < gauge s ((fun x => b • x) y) + ε / 2
⊢ a + b < gauge s (a • x) + gauge s (b • y) + ε
[PROOFSTEP]
linarith
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
h₀ : 0 ∈ s
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
⊢ Convex ℝ {x | gauge s x ≤ a}
[PROOFSTEP]
by_cases ha : 0 ≤ a
[GOAL]
case pos
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
h₀ : 0 ∈ s
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
ha : 0 ≤ a
⊢ Convex ℝ {x | gauge s x ≤ a}
[PROOFSTEP]
rw [gauge_le_eq hs h₀ absorbs ha]
[GOAL]
case pos
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
h₀ : 0 ∈ s
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
ha : 0 ≤ a
⊢ Convex ℝ (⋂ (r : ℝ) (_ : a < r), r • s)
[PROOFSTEP]
exact convex_iInter fun i => convex_iInter fun _ => hs.smul _
[GOAL]
case neg
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
h₀ : 0 ∈ s
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
ha : ¬0 ≤ a
⊢ Convex ℝ {x | gauge s x ≤ a}
[PROOFSTEP]
convert convex_empty (𝕜 := ℝ) (E := E)
[GOAL]
case h.e'_6
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Convex ℝ s
h₀ : 0 ∈ s
absorbs : Absorbent ℝ s
a : ℝ
ha : ¬0 ≤ a
⊢ {x | gauge s x ≤ a} = ∅
[PROOFSTEP]
exact eq_empty_iff_forall_not_mem.2 fun x hx => ha <| (gauge_nonneg _).trans hx
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a✝ : ℝ
hs : Balanced ℝ s
x : E
hx : x ∈ s
a : ℝ
ha₀ : 0 ≤ a
ha₁ : a ≤ 1
⊢ ‖a‖ ≤ 1
[PROOFSTEP]
rwa [Real.norm_of_nonneg ha₀]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hs₀ : StarConvex ℝ 0 s
hs₂ : Absorbs ℝ s {x}
hx : ¬x ∈ a • s
⊢ a ≤ gauge s x
[PROOFSTEP]
rw [starConvex_zero_iff] at hs₀ 
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
hs₂ : Absorbs ℝ s {x}
hx : ¬x ∈ a • s
⊢ a ≤ gauge s x
[PROOFSTEP]
obtain ⟨r, hr, h⟩ := hs₂
[GOAL]
case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
hx : ¬x ∈ a • s
r : ℝ
hr : 0 < r
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {x} ⊆ a • s
⊢ a ≤ gauge s x
[PROOFSTEP]
refine' le_csInf ⟨r, hr, singleton_subset_iff.1 <| h _ (Real.norm_of_nonneg hr.le).ge⟩ _
[GOAL]
case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
hx : ¬x ∈ a • s
r : ℝ
hr : 0 < r
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {x} ⊆ a • s
⊢ ∀ (b : ℝ), b ∈ {r | 0 < r ∧ x ∈ r • s} → a ≤ b
[PROOFSTEP]
rintro b ⟨hb, x, hx', rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
⊢ a ≤ b
[PROOFSTEP]
refine' not_lt.1 fun hba => hx _
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
⊢ (fun x => b • x) x ∈ a • s
[PROOFSTEP]
have ha := hb.trans hba
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ (fun x => b • x) x ∈ a • s
[PROOFSTEP]
refine' ⟨(a⁻¹ * b) • x, hs₀ hx' (by positivity) _, _⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ 0 ≤ a⁻¹ * b
[PROOFSTEP]
positivity
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ a⁻¹ * b ≤ 1
[PROOFSTEP]
rw [← div_eq_inv_mul]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ b / a ≤ 1
[PROOFSTEP]
exact div_le_one_of_le hba.le ha.le
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ (fun x => a • x) ((a⁻¹ * b) • x) = (fun x => b • x) x
[PROOFSTEP]
dsimp only
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
hs₀ : ∀ ⦃x : E⦄, x ∈ s → ∀ ⦃a : ℝ⦄, 0 ≤ a → a ≤ 1 → a • x ∈ s
r : ℝ
hr : 0 < r
b : ℝ
hb : 0 < b
x : E
hx' : x ∈ s
hx : ¬(fun x => b • x) x ∈ a • s
h : ∀ (a : ℝ), r ≤ ‖a‖ → {(fun x => b • x) x} ⊆ a • s
hba : b < a
ha : 0 < a
⊢ a • (a⁻¹ * b) • x = b • x
[PROOFSTEP]
rw [← mul_smul, mul_inv_cancel_left₀ ha.ne']
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
x : E
hs₁ : StarConvex ℝ 0 s
hs₂ : Absorbs ℝ s {x}
hx : ¬x ∈ s
⊢ ¬x ∈ 1 • s
[PROOFSTEP]
rwa [one_smul]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
⊢ gauge s (a • x) = a • gauge s x
[PROOFSTEP]
obtain rfl | ha' := ha.eq_or_lt
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
x : E
ha : 0 ≤ 0
⊢ gauge s (0 • x) = 0 • gauge s x
[PROOFSTEP]
rw [zero_smul, gauge_zero, zero_smul]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
⊢ gauge s (a • x) = a • gauge s x
[PROOFSTEP]
rw [gauge_def', gauge_def', ← Real.sInf_smul_of_nonneg ha]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s} = sInf (a • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s})
[PROOFSTEP]
congr 1
[GOAL]
case inr.e_a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
⊢ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s} = a • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
ext r
[GOAL]
case inr.e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
⊢ r ∈ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s} ↔ r ∈ a • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
simp_rw [Set.mem_smul_set, Set.mem_sep_iff]
[GOAL]
case inr.e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
⊢ r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s ↔ ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
⊢ r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s → ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
rintro ⟨hr, hx⟩
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : r ∈ Ioi 0
hx : r⁻¹ • a • x ∈ s
⊢ ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_Ioi] at hr ⊢
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hx : r⁻¹ • a • x ∈ s
hr : 0 < r
⊢ ∃ y, (0 < y ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
rw [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hr.ne'] at hx 
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hx : a • x ∈ r • s
hr : 0 < r
⊢ ∃ y, (0 < y ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
have := smul_pos (inv_pos.2 ha') hr
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hx : a • x ∈ r • s
hr : 0 < r
this : 0 < a⁻¹ • r
⊢ ∃ y, (0 < y ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r
[PROOFSTEP]
refine' ⟨a⁻¹ • r, ⟨this, _⟩, smul_inv_smul₀ ha'.ne' _⟩
[GOAL]
case inr.e_a.h.mp.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hx : a • x ∈ r • s
hr : 0 < r
this : 0 < a⁻¹ • r
⊢ (a⁻¹ • r)⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rwa [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ this.ne', smul_assoc, mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ (inv_ne_zero ha'.ne'),
  inv_inv]
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
⊢ (∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a • y = r) → r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rintro ⟨r, ⟨hr, hx⟩, rfl⟩
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : r ∈ Ioi 0
hx : r⁻¹ • x ∈ s
⊢ a • r ∈ Ioi 0 ∧ (a • r)⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rw [mem_Ioi] at hr ⊢
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : r⁻¹ • x ∈ s
⊢ 0 < a • r ∧ (a • r)⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rw [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hr.ne'] at hx 
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : x ∈ r • s
⊢ 0 < a • r ∧ (a • r)⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
have := smul_pos ha' hr
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : x ∈ r • s
this : 0 < a • r
⊢ 0 < a • r ∧ (a • r)⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
refine' ⟨this, _⟩
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : x ∈ r • s
this : 0 < a • r
⊢ (a • r)⁻¹ • a • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rw [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ this.ne', smul_assoc]
[GOAL]
case inr.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁴ : LinearOrderedField α
inst✝³ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝² : OrderedSMul α ℝ
inst✝¹ : MulActionWithZero α E
inst✝ : IsScalarTower α ℝ (Set E)
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
x : E
ha' : 0 < a
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : x ∈ r • s
this : 0 < a • r
⊢ a • x ∈ a • r • s
[PROOFSTEP]
exact smul_mem_smul_set hx
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
⊢ gauge (a • s) = a⁻¹ • gauge s
[PROOFSTEP]
obtain rfl | ha' := ha.eq_or_lt
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
ha : 0 ≤ 0
⊢ gauge (0 • s) = 0⁻¹ • gauge s
[PROOFSTEP]
rw [inv_zero, zero_smul, gauge_of_subset_zero (zero_smul_set_subset _)]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
⊢ gauge (a • s) = a⁻¹ • gauge s
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case inr.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
⊢ gauge (a • s) x = (a⁻¹ • gauge s) x
[PROOFSTEP]
rw [gauge_def', Pi.smul_apply, gauge_def', ← Real.sInf_smul_of_nonneg (inv_nonneg.2 ha)]
[GOAL]
case inr.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ a • s} = sInf (a⁻¹ • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s})
[PROOFSTEP]
congr 1
[GOAL]
case inr.h.e_a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
⊢ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ a • s} = a⁻¹ • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
ext r
[GOAL]
case inr.h.e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
⊢ r ∈ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ a • s} ↔ r ∈ a⁻¹ • {r | r ∈ Ioi 0 ∧ r⁻¹ • x ∈ s}
[PROOFSTEP]
simp_rw [Set.mem_smul_set, Set.mem_sep_iff]
[GOAL]
case inr.h.e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
⊢ (r ∈ Ioi 0 ∧ ∃ y, y ∈ s ∧ a • y = r⁻¹ • x) ↔ ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a⁻¹ • y = r
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mp
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
⊢ (r ∈ Ioi 0 ∧ ∃ y, y ∈ s ∧ a • y = r⁻¹ • x) → ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a⁻¹ • y = r
[PROOFSTEP]
rintro ⟨hr, y, hy, h⟩
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mp.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
hr : r ∈ Ioi 0
y : E
hy : y ∈ s
h : a • y = r⁻¹ • x
⊢ ∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a⁻¹ • y = r
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_Ioi] at hr ⊢
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mp.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
y : E
hy : y ∈ s
h : a • y = r⁻¹ • x
hr : 0 < r
⊢ ∃ y, (0 < y ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a⁻¹ • y = r
[PROOFSTEP]
refine' ⟨a • r, ⟨smul_pos ha' hr, _⟩, inv_smul_smul₀ ha'.ne' _⟩
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mp.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
y : E
hy : y ∈ s
h : a • y = r⁻¹ • x
hr : 0 < r
⊢ (a • r)⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rwa [smul_inv₀, smul_assoc, ← h, inv_smul_smul₀ ha'.ne']
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mpr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
⊢ (∃ y, (y ∈ Ioi 0 ∧ y⁻¹ • x ∈ s) ∧ a⁻¹ • y = r) → r ∈ Ioi 0 ∧ ∃ y, y ∈ s ∧ a • y = r⁻¹ • x
[PROOFSTEP]
rintro ⟨r, ⟨hr, hx⟩, rfl⟩
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
hr : r ∈ Ioi 0
hx : r⁻¹ • x ∈ s
⊢ a⁻¹ • r ∈ Ioi 0 ∧ ∃ y, y ∈ s ∧ a • y = (a⁻¹ • r)⁻¹ • x
[PROOFSTEP]
rw [mem_Ioi] at hr ⊢
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : r⁻¹ • x ∈ s
⊢ 0 < a⁻¹ • r ∧ ∃ y, y ∈ s ∧ a • y = (a⁻¹ • r)⁻¹ • x
[PROOFSTEP]
refine' ⟨smul_pos (inv_pos.2 ha') hr, r⁻¹ • x, hx, _⟩
[GOAL]
case inr.h.e_a.h.mpr.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : MulActionWithZero α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
a : α
ha : 0 ≤ a
ha' : 0 < a
x : E
r : ℝ
hr : 0 < r
hx : r⁻¹ • x ∈ s
⊢ a • r⁻¹ • x = (a⁻¹ • r)⁻¹ • x
[PROOFSTEP]
rw [smul_inv₀, smul_assoc, inv_inv]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
⊢ gauge (a • s) = |a|⁻¹ • gauge s
[PROOFSTEP]
rw [← gauge_smul_left_of_nonneg (abs_nonneg a)]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
⊢ gauge (a • s) = gauge (|a| • s)
[PROOFSTEP]
obtain h | h := abs_choice a
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = a
⊢ gauge (a • s) = gauge (|a| • s)
[PROOFSTEP]
rw [h]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
⊢ gauge (a • s) = gauge (|a| • s)
[PROOFSTEP]
rw [h, Set.neg_smul_set, ← Set.smul_set_neg]
  -- Porting note: was congr
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
⊢ gauge (a • s) = gauge (a • -s)
[PROOFSTEP]
apply congr_arg
[GOAL]
case inr.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
⊢ a • s = a • -s
[PROOFSTEP]
apply congr_arg
[GOAL]
case inr.h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
⊢ s = -s
[PROOFSTEP]
ext y
[GOAL]
case inr.h.h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
y : E
⊢ y ∈ s ↔ y ∈ -s
[PROOFSTEP]
refine' ⟨symmetric _, fun hy => _⟩
[GOAL]
case inr.h.h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
y : E
hy : y ∈ -s
⊢ y ∈ s
[PROOFSTEP]
rw [← neg_neg y]
[GOAL]
case inr.h.h.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁸ : AddCommGroup E
inst✝⁷ : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a✝ : ℝ
α : Type u_4
inst✝⁶ : LinearOrderedField α
inst✝⁵ : MulActionWithZero α ℝ
inst✝⁴ : OrderedSMul α ℝ
inst✝³ : Module α E
inst✝² : SMulCommClass α ℝ ℝ
inst✝¹ : IsScalarTower α ℝ ℝ
inst✝ : IsScalarTower α ℝ E
s : Set E
symmetric : ∀ (x : E), x ∈ s → -x ∈ s
a : α
h : |a| = -a
y : E
hy : y ∈ -s
⊢ - -y ∈ s
[PROOFSTEP]
exact symmetric _ hy
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
⊢ gauge s (‖r‖ • x) = gauge s (r • x)
[PROOFSTEP]
unfold gauge
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
⊢ sInf {r_1 | 0 < r_1 ∧ ‖r‖ • x ∈ r_1 • s} = sInf {r_1 | 0 < r_1 ∧ r • x ∈ r_1 • s}
[PROOFSTEP]
congr with θ
[GOAL]
case e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
θ : ℝ
⊢ θ ∈ {r_1 | 0 < r_1 ∧ ‖r‖ • x ∈ r_1 • s} ↔ θ ∈ {r_1 | 0 < r_1 ∧ r • x ∈ r_1 • s}
[PROOFSTEP]
rw [@IsROrC.real_smul_eq_coe_smul 𝕜]
[GOAL]
case e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
θ : ℝ
⊢ θ ∈ {r_1 | 0 < r_1 ∧ ↑‖r‖ • x ∈ r_1 • s} ↔ θ ∈ {r_1 | 0 < r_1 ∧ r • x ∈ r_1 • s}
[PROOFSTEP]
refine' and_congr_right fun hθ => (hs.smul _).mem_smul_iff _
[GOAL]
case e_a.h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
θ : ℝ
hθ : 0 < θ
⊢ ‖↑‖r‖‖ = ‖r‖
[PROOFSTEP]
rw [IsROrC.norm_ofReal, abs_norm]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : IsROrC 𝕜
inst✝¹ : Module 𝕜 E
inst✝ : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs : Balanced 𝕜 s
r : 𝕜
x : E
⊢ gauge s (r • x) = ‖r‖ * gauge s x
[PROOFSTEP]
rw [← smul_eq_mul, ← gauge_smul_of_nonneg (norm_nonneg r), gauge_norm_smul hs]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
⊢ interior s ⊆ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
intro x hx
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
⊢ x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
have H₁ : Tendsto (fun r : ℝ ↦ r⁻¹ • x) (𝓝[<] 1) (𝓝 ((1 : ℝ)⁻¹ • x)) :=
  ((tendsto_id.inv₀ one_ne_zero).smul tendsto_const_nhds).mono_left inf_le_left
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 (1⁻¹ • x))
⊢ x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
rw [inv_one, one_smul] at H₁ 
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
⊢ x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
have H₂ : ∀ᶠ r in 𝓝[<] (1 : ℝ), x ∈ r • s ∧ 0 < r ∧ r < 1
[GOAL]
case H₂
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
⊢ ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, x ∈ r • s ∧ 0 < r ∧ r < 1
[PROOFSTEP]
filter_upwards [H₁ (mem_interior_iff_mem_nhds.1 hx), Ioo_mem_nhdsWithin_Iio' one_pos]
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
⊢ ∀ (a : ℝ), a ∈ (fun r => r⁻¹ • x) ⁻¹' s → a ∈ Ioo 0 1 → x ∈ a • s ∧ 0 < a ∧ a < 1
[PROOFSTEP]
intro r h₁ h₂
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
r : ℝ
h₁ : r ∈ (fun r => r⁻¹ • x) ⁻¹' s
h₂ : r ∈ Ioo 0 1
⊢ x ∈ r • s ∧ 0 < r ∧ r < 1
[PROOFSTEP]
exact ⟨(mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ h₂.1.ne' _ _).2 h₁, h₂⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
H₂ : ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, x ∈ r • s ∧ 0 < r ∧ r < 1
⊢ x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
rcases H₂.exists with ⟨r, hxr, hr₀, hr₁⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s✝ t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
s : Set E
x : E
hx : x ∈ interior s
H₁ : Tendsto (fun r => r⁻¹ • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
H₂ : ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, x ∈ r • s ∧ 0 < r ∧ r < 1
r : ℝ
hxr : x ∈ r • s
hr₀ : 0 < r
hr₁ : r < 1
⊢ x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
exact (gauge_le_of_mem hr₀.le hxr).trans_lt hr₁
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : IsOpen s
⊢ {x | gauge s x < 1} = s
[PROOFSTEP]
refine' (gauge_lt_one_subset_self hs₁ ‹_› <| absorbent_nhds_zero <| hs₂.mem_nhds hs₀).antisymm _
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : IsOpen s
⊢ s ⊆ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
convert interior_subset_gauge_lt_one s
[GOAL]
case h.e'_3
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs₁ : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
hs₂ : IsOpen s
⊢ s = interior s
[PROOFSTEP]
exact hs₂.interior_eq.symm
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs₂ : IsOpen s
x : E
hx : x ∈ s
⊢ x ∈ interior s
[PROOFSTEP]
rwa [hs₂.interior_eq]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hs₂ : IsOpen s
hx : x ∈ ε • s
⊢ gauge s x < ε
[PROOFSTEP]
have : ε⁻¹ • x ∈ s := by rwa [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hε.ne']
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hs₂ : IsOpen s
hx : x ∈ ε • s
⊢ ε⁻¹ • x ∈ s
[PROOFSTEP]
rwa [← mem_smul_set_iff_inv_smul_mem₀ hε.ne']
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hs₂ : IsOpen s
hx : x ∈ ε • s
this : ε⁻¹ • x ∈ s
⊢ gauge s x < ε
[PROOFSTEP]
have h_gauge_lt := gauge_lt_one_of_mem_of_open hs₂ this
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hs₂ : IsOpen s
hx : x ∈ ε • s
this : ε⁻¹ • x ∈ s
h_gauge_lt : gauge s (ε⁻¹ • x) < 1
⊢ gauge s x < ε
[PROOFSTEP]
rwa [gauge_smul_of_nonneg (inv_nonneg.2 hε.le), smul_eq_mul, inv_mul_lt_iff hε, mul_one] at h_gauge_lt 
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
⊢ x ∈ closure s
[PROOFSTEP]
have : ∀ᶠ r : ℝ in 𝓝[<] 1, r • x ∈ s
[GOAL]
case this
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
⊢ ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, r • x ∈ s
[PROOFSTEP]
filter_upwards [Ico_mem_nhdsWithin_Iio' one_pos] with r ⟨hr₀, hr₁⟩
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
r : ℝ
hr₀ : 0 ≤ r
hr₁ : r < 1
⊢ r • x ∈ s
[PROOFSTEP]
apply gauge_lt_one_subset_self hc hs₀ ha
[GOAL]
case h.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
r : ℝ
hr₀ : 0 ≤ r
hr₁ : r < 1
⊢ r • x ∈ {x | gauge s x < 1}
[PROOFSTEP]
rw [mem_setOf_eq, gauge_smul_of_nonneg hr₀]
[GOAL]
case h.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
r : ℝ
hr₀ : 0 ≤ r
hr₁ : r < 1
⊢ r • gauge s x < 1
[PROOFSTEP]
exact mul_lt_one_of_nonneg_of_lt_one_left hr₀ hr₁ h
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
this : ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, r • x ∈ s
⊢ x ∈ closure s
[PROOFSTEP]
refine mem_closure_of_tendsto ?_ this
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
this : ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, r • x ∈ s
⊢ Filter.Tendsto (fun x_1 => x_1 • x) (𝓝[Iio 1] 1) (𝓝 x)
[PROOFSTEP]
exact Filter.Tendsto.mono_left (Continuous.tendsto' (by continuity) _ _ (one_smul _ _)) inf_le_left
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : 0 ∈ s
ha : Absorbent ℝ s
h : gauge s x ≤ 1
this : ∀ᶠ (r : ℝ) in 𝓝[Iio 1] 1, r • x ∈ s
⊢ Continuous fun x_1 => x_1 • x
[PROOFSTEP]
continuity
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
⊢ Continuous (gauge s)
[PROOFSTEP]
have ha : Absorbent ℝ s := absorbent_nhds_zero hs₀
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
⊢ Continuous (gauge s)
[PROOFSTEP]
simp only [continuous_iff_continuousAt, ContinuousAt, (nhds_basis_Icc_pos _).tendsto_right_iff]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
⊢ ∀ (x : E) (i : ℝ), 0 < i → ∀ᶠ (x_1 : E) in 𝓝 x, gauge s x_1 ∈ Icc (gauge s x - i) (gauge s x + i)
[PROOFSTEP]
intro x ε hε₀
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
⊢ ∀ᶠ (x_1 : E) in 𝓝 x, gauge s x_1 ∈ Icc (gauge s x - ε) (gauge s x + ε)
[PROOFSTEP]
rw [← map_add_left_nhds_zero, eventually_map]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
⊢ ∀ᶠ (a : E) in 𝓝 0, gauge s ((fun x x_1 => x + x_1) x a) ∈ Icc (gauge s x - ε) (gauge s x + ε)
[PROOFSTEP]
have : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
[GOAL]
case this
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
⊢ ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
[PROOFSTEP]
exact
  inter_mem ((set_smul_mem_nhds_zero_iff hε₀.ne').2 hs₀)
    (neg_mem_nhds_zero _ ((set_smul_mem_nhds_zero_iff hε₀.ne').2 hs₀))
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
⊢ ∀ᶠ (a : E) in 𝓝 0, gauge s ((fun x x_1 => x + x_1) x a) ∈ Icc (gauge s x - ε) (gauge s x + ε)
[PROOFSTEP]
filter_upwards [this] with y hy
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
y : E
hy : y ∈ ε • s ∩ -(ε • s)
⊢ gauge s (x + y) ∈ Icc (gauge s x - ε) (gauge s x + ε)
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case h.left
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
y : E
hy : y ∈ ε • s ∩ -(ε • s)
⊢ gauge s x - ε ≤ gauge s (x + y)
[PROOFSTEP]
rw [sub_le_iff_le_add]
[GOAL]
case h.left
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
y : E
hy : y ∈ ε • s ∩ -(ε • s)
⊢ gauge s x ≤ gauge s (x + y) + ε
[PROOFSTEP]
calc
  gauge s x = gauge s (x + y + (-y)) := by simp
  _ ≤ gauge s (x + y) + gauge s (-y) := (gauge_add_le hc ha _ _)
  _ ≤ gauge s (x + y) + ε := add_le_add_left (gauge_le_of_mem hε₀.le (mem_neg.1 hy.2)) _
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
y : E
hy : y ∈ ε • s ∩ -(ε • s)
⊢ gauge s x = gauge s (x + y + -y)
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case h.right
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
ha : Absorbent ℝ s
x : E
ε : ℝ
hε₀ : 0 < ε
this : ε • s ∩ -(ε • s) ∈ 𝓝 0
y : E
hy : y ∈ ε • s ∩ -(ε • s)
⊢ gauge s (x + y) ≤ gauge s x + ε
[PROOFSTEP]
calc
  gauge s (x + y) ≤ gauge s x + gauge s y := gauge_add_le hc ha _ _
  _ ≤ gauge s x + ε := add_le_add_left (gauge_le_of_mem hε₀.le hy.1) _
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
⊢ {x | gauge s x < 1} = interior s
[PROOFSTEP]
refine Subset.antisymm (fun x hx ↦ ?_) (interior_subset_gauge_lt_one s)
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
x : E
hx : x ∈ {x | gauge s x < 1}
⊢ x ∈ interior s
[PROOFSTEP]
rcases mem_openSegment_of_gauge_lt_one (absorbent_nhds_zero hs₀) hx with ⟨y, hys, hxy⟩
[GOAL]
case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
x : E
hx : x ∈ {x | gauge s x < 1}
y : E
hys : y ∈ s
hxy : x ∈ openSegment ℝ 0 y
⊢ x ∈ interior s
[PROOFSTEP]
exact hc.openSegment_interior_self_subset_interior (mem_interior_iff_mem_nhds.2 hs₀) hys hxy
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
⊢ gauge s x = 1 ↔ x ∈ frontier s
[PROOFSTEP]
rw [eq_iff_le_not_lt, gauge_le_one_iff_mem_closure hc hs₀, gauge_lt_one_iff_mem_interior hc hs₀]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁴ : AddCommGroup E
inst✝³ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝² : TopologicalSpace E
inst✝¹ : TopologicalAddGroup E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
hc : Convex ℝ s
hs₀ : s ∈ 𝓝 0
⊢ x ∈ closure s ∧ ¬x ∈ interior s ↔ x ∈ frontier s
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
⊢ gauge s x = 0 ↔ x = 0
[PROOFSTEP]
refine ⟨not_imp_not.1 fun (h : x ≠ 0) ↦ ne_of_gt ?_, fun h ↦ h.symm ▸ gauge_zero⟩
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
h : x ≠ 0
⊢ 0 < gauge s x
[PROOFSTEP]
rcases hb (isOpen_compl_singleton.mem_nhds h.symm) with ⟨c, hc₀, hc⟩
[GOAL]
case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
h : x ≠ 0
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
hc : ∀ (a : ℝ), c ≤ ‖a‖ → s ⊆ a • {x}ᶜ
⊢ 0 < gauge s x
[PROOFSTEP]
refine (inv_pos.2 hc₀).trans_le <| le_csInf hs.gauge_set_nonempty ?_
[GOAL]
case intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
h : x ≠ 0
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
hc : ∀ (a : ℝ), c ≤ ‖a‖ → s ⊆ a • {x}ᶜ
⊢ ∀ (b : ℝ), b ∈ {r | 0 < r ∧ x ∈ r • s} → c⁻¹ ≤ b
[PROOFSTEP]
rintro r ⟨hr₀, x, hx, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
x : E
hx : x ∈ s
h : (fun x => r • x) x ≠ 0
hc : ∀ (a : ℝ), c ≤ ‖a‖ → s ⊆ a • {(fun x => r • x) x}ᶜ
⊢ c⁻¹ ≤ r
[PROOFSTEP]
contrapose! hc
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
x : E
hx : x ∈ s
h : (fun x => r • x) x ≠ 0
hc : r < c⁻¹
⊢ ∃ a, c ≤ ‖a‖ ∧ ¬s ⊆ a • {r • x}ᶜ
[PROOFSTEP]
refine ⟨r⁻¹, ?_, fun h ↦ ?_⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
x : E
hx : x ∈ s
h : (fun x => r • x) x ≠ 0
hc : r < c⁻¹
⊢ c ≤ ‖r⁻¹‖
[PROOFSTEP]
rw [norm_inv, Real.norm_of_nonneg hr₀.le, le_inv hc₀ hr₀]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
x : E
hx : x ∈ s
h : (fun x => r • x) x ≠ 0
hc : r < c⁻¹
⊢ r ≤ c⁻¹
[PROOFSTEP]
exact hc.le
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
x : E
hx : x ∈ s
h✝ : (fun x => r • x) x ≠ 0
hc : r < c⁻¹
h : s ⊆ r⁻¹ • {r • x}ᶜ
⊢ False
[PROOFSTEP]
rcases h hx with ⟨y, hy, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
c : ℝ
hc₀ : 0 < c
r : ℝ
hr₀ : 0 < r
hc : r < c⁻¹
y : E
hx : (fun x => r⁻¹ • x) y ∈ s
h✝ : (fun x => r • x) ((fun x => r⁻¹ • x) y) ≠ 0
h : s ⊆ r⁻¹ • {r • (fun x => r⁻¹ • x) y}ᶜ
hy : y ∈ {r • (fun x => r⁻¹ • x) y}ᶜ
⊢ False
[PROOFSTEP]
simp [hr₀.ne'] at hy 
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁵ : AddCommGroup E
inst✝⁴ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝³ : TopologicalSpace E
inst✝² : TopologicalAddGroup E
inst✝¹ : ContinuousSMul ℝ E
x : E
inst✝ : T1Space E
hs : Absorbent ℝ s
hb : Bornology.IsVonNBounded ℝ s
⊢ 0 < gauge s x ↔ x ≠ 0
[PROOFSTEP]
simp only [(gauge_nonneg _).gt_iff_ne, Ne.def, gauge_eq_zero hs hb]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝⁴ : IsROrC 𝕜
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs₀ : Balanced 𝕜 s
hs₁ : Convex ℝ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs : IsOpen s
⊢ Seminorm.ball (gaugeSeminorm hs₀ hs₁ hs₂) 0 1 = s
[PROOFSTEP]
rw [Seminorm.ball_zero_eq]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝⁶ : AddCommGroup E
inst✝⁵ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
inst✝⁴ : IsROrC 𝕜
inst✝³ : Module 𝕜 E
inst✝² : IsScalarTower ℝ 𝕜 E
hs₀ : Balanced 𝕜 s
hs₁ : Convex ℝ s
hs₂ : Absorbent ℝ s
inst✝¹ : TopologicalSpace E
inst✝ : ContinuousSMul ℝ E
hs : IsOpen s
⊢ {y | ↑(gaugeSeminorm hs₀ hs₁ hs₂) y < 1} = s
[PROOFSTEP]
exact gauge_lt_one_eq_self_of_open hs₁ hs₂.zero_mem hs
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
⊢ gauge (ball p 0 1) = ↑p
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
⊢ gauge (ball p 0 1) x = ↑p x
[PROOFSTEP]
obtain hp | hp := {r : ℝ | 0 < r ∧ x ∈ r • p.ball 0 1}.eq_empty_or_nonempty
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
⊢ gauge (ball p 0 1) x = ↑p x
[PROOFSTEP]
rw [gauge, hp, Real.sInf_empty]
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
⊢ 0 = ↑p x
[PROOFSTEP]
by_contra h
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
h : ¬0 = ↑p x
⊢ False
[PROOFSTEP]
have hpx : 0 < p x := (map_nonneg _ _).lt_of_ne h
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
h : ¬0 = ↑p x
hpx : 0 < ↑p x
⊢ False
[PROOFSTEP]
have hpx₂ : 0 < 2 * p x := mul_pos zero_lt_two hpx
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
h : ¬0 = ↑p x
hpx : 0 < ↑p x
hpx₂ : 0 < 2 * ↑p x
⊢ False
[PROOFSTEP]
refine' hp.subset ⟨hpx₂, (2 * p x)⁻¹ • x, _, smul_inv_smul₀ hpx₂.ne' _⟩
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
h : ¬0 = ↑p x
hpx : 0 < ↑p x
hpx₂ : 0 < 2 * ↑p x
⊢ (2 * ↑p x)⁻¹ • x ∈ ball p 0 1
[PROOFSTEP]
rw [p.mem_ball_zero, map_smul_eq_mul, Real.norm_eq_abs, abs_of_pos (inv_pos.2 hpx₂), inv_mul_lt_iff hpx₂, mul_one]
[GOAL]
case h.inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} = ∅
h : ¬0 = ↑p x
hpx : 0 < ↑p x
hpx₂ : 0 < 2 * ↑p x
⊢ ↑p x < 2 * ↑p x
[PROOFSTEP]
exact lt_mul_of_one_lt_left hpx one_lt_two
[GOAL]
case h.inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
⊢ gauge (ball p 0 1) x = ↑p x
[PROOFSTEP]
refine' IsGLB.csInf_eq ⟨fun r => _, fun r hr => le_of_forall_pos_le_add fun ε hε => _⟩ hp
[GOAL]
case h.inr.refine'_1
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
r : ℝ
⊢ r ∈ {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1} → ↑p x ≤ r
[PROOFSTEP]
rintro ⟨hr, y, hy, rfl⟩
[GOAL]
case h.inr.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
r : ℝ
hr : 0 < r
y : E
hy : y ∈ ball p 0 1
hp : Set.Nonempty {r_1 | 0 < r_1 ∧ (fun x => r • x) y ∈ r_1 • ball p 0 1}
⊢ ↑p ((fun x => r • x) y) ≤ r
[PROOFSTEP]
rw [p.mem_ball_zero] at hy 
[GOAL]
case h.inr.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
r : ℝ
hr : 0 < r
y : E
hy : ↑p y < 1
hp : Set.Nonempty {r_1 | 0 < r_1 ∧ (fun x => r • x) y ∈ r_1 • ball p 0 1}
⊢ ↑p ((fun x => r • x) y) ≤ r
[PROOFSTEP]
rw [map_smul_eq_mul, Real.norm_eq_abs, abs_of_pos hr]
[GOAL]
case h.inr.refine'_1.intro.intro.intro
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
r : ℝ
hr : 0 < r
y : E
hy : ↑p y < 1
hp : Set.Nonempty {r_1 | 0 < r_1 ∧ (fun x => r • x) y ∈ r_1 • ball p 0 1}
⊢ r * ↑p y ≤ r
[PROOFSTEP]
exact mul_le_of_le_one_right hr.le hy.le
[GOAL]
case h.inr.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
r : ℝ
hr : r ∈ lowerBounds {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
ε : ℝ
hε : 0 < ε
⊢ r ≤ ↑p x + ε
[PROOFSTEP]
have hpε : 0 < p x + ε :=
  -- Porting note: was `by positivity`add_pos_of_nonneg_of_pos (map_nonneg _ _) hε
[GOAL]
case h.inr.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
r : ℝ
hr : r ∈ lowerBounds {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hpε : 0 < ↑p x + ε
⊢ r ≤ ↑p x + ε
[PROOFSTEP]
refine' hr ⟨hpε, (p x + ε)⁻¹ • x, _, smul_inv_smul₀ hpε.ne' _⟩
[GOAL]
case h.inr.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
r : ℝ
hr : r ∈ lowerBounds {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hpε : 0 < ↑p x + ε
⊢ (↑p x + ε)⁻¹ • x ∈ ball p 0 1
[PROOFSTEP]
rw [p.mem_ball_zero, map_smul_eq_mul, Real.norm_eq_abs, abs_of_pos (inv_pos.2 hpε), inv_mul_lt_iff hpε, mul_one]
[GOAL]
case h.inr.refine'_2
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module ℝ E
s t : Set E
a : ℝ
p : Seminorm ℝ E
x : E
hp : Set.Nonempty {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
r : ℝ
hr : r ∈ lowerBounds {r | 0 < r ∧ x ∈ r • ball p 0 1}
ε : ℝ
hε : 0 < ε
hpε : 0 < ↑p x + ε
⊢ ↑p x < ↑p x + ε
[PROOFSTEP]
exact lt_add_of_pos_right _ hε
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
⊢ gauge (ball 0 1) x = ‖x‖
[PROOFSTEP]
rw [← ball_normSeminorm ℝ, Seminorm.gauge_ball, coe_normSeminorm]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
⊢ gauge (ball 0 r) x = ‖x‖ / r
[PROOFSTEP]
rcases hr.eq_or_lt with rfl | hr
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
x✝ x : E
hr : 0 ≤ 0
⊢ gauge (ball 0 0) x = ‖x‖ / 0
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr✝ : 0 ≤ r
x : E
hr : 0 < r
⊢ gauge (ball 0 r) x = ‖x‖ / r
[PROOFSTEP]
rw [← smul_unitBall_of_pos hr, gauge_smul_left, Pi.smul_apply, gauge_unit_ball, smul_eq_mul, abs_of_nonneg hr.le,
  div_eq_inv_mul]
[GOAL]
case inr.symmetric
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr✝ : 0 ≤ r
x : E
hr : 0 < r
⊢ ∀ (x : E), x ∈ ball 0 1 → -x ∈ ball 0 1
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_ball_zero_iff, norm_neg]
[GOAL]
case inr.symmetric
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr✝ : 0 ≤ r
x : E
hr : 0 < r
⊢ ∀ (x : E), ‖x‖ < 1 → ‖x‖ < 1
[PROOFSTEP]
exact fun _ => id
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
⊢ gauge (closure 0) x = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
simp only [← singleton_zero, gauge_def', mem_closure_zero_iff_norm, norm_smul, mul_eq_zero, norm_eq_zero, inv_eq_zero]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ ‖x‖ = 0)} = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
rcases(norm_nonneg x).eq_or_gt with hx | hx
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
hx : ‖x‖ = 0
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ ‖x‖ = 0)} = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
convert csInf_Ioi (a := (0 : ℝ))
[GOAL]
case h.e'_2.h.e'_3
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
hx : ‖x‖ = 0
⊢ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ ‖x‖ = 0)} = Ioi 0
[PROOFSTEP]
exact Set.ext fun r ↦ and_iff_left (.inr hx)
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
hx : 0 < ‖x‖
⊢ sInf {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ ‖x‖ = 0)} = OfNat.ofNat 0 x
[PROOFSTEP]
convert Real.sInf_empty
[GOAL]
case h.e'_2.h.e'_3
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ x : E
hx : 0 < ‖x‖
⊢ {r | r ∈ Ioi 0 ∧ (r = 0 ∨ ‖x‖ = 0)} = ∅
[PROOFSTEP]
exact eq_empty_of_forall_not_mem fun r ⟨hr₀, hr⟩ ↦ hx.ne' <| hr.resolve_left hr₀.out.ne'
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
⊢ gauge (closedBall 0 r) x = ‖x‖ / r
[PROOFSTEP]
rcases hr.eq_or_lt with rfl | hr'
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
x✝ x : E
hr : 0 ≤ 0
⊢ gauge (closedBall 0 0) x = ‖x‖ / 0
[PROOFSTEP]
rw [div_zero, closedBall_zero', singleton_zero, gauge_closure_zero]
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
x✝ x : E
hr : 0 ≤ 0
⊢ OfNat.ofNat 0 x = 0
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
⊢ gauge (closedBall 0 r) x = ‖x‖ / r
[PROOFSTEP]
apply le_antisymm
[GOAL]
case inr.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
⊢ gauge (closedBall 0 r) x ≤ ‖x‖ / r
[PROOFSTEP]
rw [← gauge_ball hr]
[GOAL]
case inr.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
⊢ gauge (closedBall 0 r) x ≤ gauge (ball 0 r) x
[PROOFSTEP]
exact gauge_mono (absorbent_ball_zero hr') ball_subset_closedBall x
[GOAL]
case inr.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
⊢ ‖x‖ / r ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[PROOFSTEP]
suffices : ∀ᶠ R in 𝓝[>] r, ‖x‖ / R ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[GOAL]
case inr.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
this : ∀ᶠ (R : ℝ) in 𝓝[Ioi r] r, ‖x‖ / R ≤ gauge (closedBall 0 r) x
⊢ ‖x‖ / r ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[PROOFSTEP]
refine le_of_tendsto ?_ this
[GOAL]
case inr.a
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
this : ∀ᶠ (R : ℝ) in 𝓝[Ioi r] r, ‖x‖ / R ≤ gauge (closedBall 0 r) x
⊢ Filter.Tendsto (fun c => ‖x‖ / c) (𝓝[Ioi r] r) (𝓝 (‖x‖ / r))
[PROOFSTEP]
exact tendsto_const_nhds.div inf_le_left hr'.ne'
[GOAL]
case this
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
⊢ ∀ᶠ (R : ℝ) in 𝓝[Ioi r] r, ‖x‖ / R ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[PROOFSTEP]
filter_upwards [self_mem_nhdsWithin] with R hR
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
R : ℝ
hR : R ∈ Ioi r
⊢ ‖x‖ / R ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[PROOFSTEP]
rw [← gauge_ball (hr.trans hR.out.le)]
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
R : ℝ
hR : R ∈ Ioi r
⊢ gauge (ball 0 R) x ≤ gauge (closedBall 0 r) x
[PROOFSTEP]
refine gauge_mono ?_ (closedBall_subset_ball hR) _
[GOAL]
case h
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x✝ : E
hr : 0 ≤ r
x : E
hr' : 0 < r
R : ℝ
hR : R ∈ Ioi r
⊢ Absorbent ℝ (closedBall 0 r)
[PROOFSTEP]
exact (absorbent_ball_zero hr').subset ball_subset_closedBall
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : ball 0 r ⊆ s
⊢ r * gauge s x ≤ ‖x‖
[PROOFSTEP]
obtain hr | hr := le_or_lt r 0
[GOAL]
case inl
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : ball 0 r ⊆ s
hr : r ≤ 0
⊢ r * gauge s x ≤ ‖x‖
[PROOFSTEP]
exact (mul_nonpos_of_nonpos_of_nonneg hr <| gauge_nonneg _).trans (norm_nonneg _)
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : ball 0 r ⊆ s
hr : 0 < r
⊢ r * gauge s x ≤ ‖x‖
[PROOFSTEP]
rw [mul_comm, ← le_div_iff hr, ← gauge_ball hr.le]
[GOAL]
case inr
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : ball 0 r ⊆ s
hr : 0 < r
⊢ gauge s x ≤ gauge (ball 0 r) x
[PROOFSTEP]
exact gauge_mono (absorbent_ball_zero hr) hs x
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r✝ : ℝ
x✝ : E
r : ℝ≥0
hc : Convex ℝ s
hr : 0 < r
hs : ball 0 ↑r ⊆ s
this : Absorbent ℝ (ball 0 ↑r)
x y : E
⊢ gauge s x = gauge s (y + (x - y))
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : SeminormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r✝ : ℝ
x✝ : E
r : ℝ≥0
hc : Convex ℝ s
hr : 0 < r
hs : ball 0 ↑r ⊆ s
this : Absorbent ℝ (ball 0 ↑r)
x y : E
⊢ gauge s y + ‖x - y‖ / ↑r = gauge s y + ↑r⁻¹ * dist x y
[PROOFSTEP]
rw [dist_eq_norm, div_eq_inv_mul, NNReal.coe_inv]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : Absorbent ℝ s
hr : 0 ≤ r
hsr : s ⊆ closedBall 0 r
⊢ ‖x‖ / r ≤ gauge s x
[PROOFSTEP]
rw [← gauge_closedBall hr]
[GOAL]
𝕜 : Type u_1
E : Type u_2
F : Type u_3
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : NormedSpace ℝ E
s : Set E
r : ℝ
x : E
hs : Absorbent ℝ s
hr : 0 ≤ r
hsr : s ⊆ closedBall 0 r
⊢ gauge (closedBall 0 r) x ≤ gauge s x
[PROOFSTEP]
exact gauge_mono hs hsr _
