fpvandoorn/carleson
Source indexedlemma ยท leanprover/lean4:v4.32.0
TileStructure.Forest.third_tree_pointwise
Carleson.ForestOperator.PointwiseEstimate ยท Carleson/ForestOperator/PointwiseEstimate.lean:970 to 1061
Source documentation
Lemma 7.1.6
Exact Lean statement
lemma third_tree_pointwise (hu : u โ t) (hL : L โ ๐ (t u)) (hx : x โ L) (hx' : x' โ L)
(hf : BoundedCompactSupport f) :
โโ i โ t.ฯ u x, โซ y, Ks i x y * (f y - approxOnCube (๐ (t u)) f y)โโ โค
C7_1_6 a * t.boundaryOperator u (approxOnCube (๐ (t u)) (โf ยทโ)) x'Complete declaration
Lean source
Full Lean sourceLean 4
lemma third_tree_pointwise (hu : u โ t) (hL : L โ ๐ (t u)) (hx : x โ L) (hx' : x' โ L) (hf : BoundedCompactSupport f) : โโ i โ t.ฯ u x, โซ y, Ks i x y * (f y - approxOnCube (๐ (t u)) f y)โโ โค C7_1_6 a * t.boundaryOperator u (approxOnCube (๐ (t u)) (โf ยทโ)) x' := by classical let I (i : โค) (x : X) := โโซ (y : X), Ks i x y * (f y - approxOnCube (๐ (t u)) f y)โโ let Js (p : ๐ X) := Set.toFinset <| { J โ ๐ (t u) | โJ โ ball x (16 * D ^ ๐ฐ p) โง s J โค ๐ฐ p } let ps (I : Grid X) := Finset.univ.filter (fun p โฆ p โ t u โง ๐ p = I) let ๐_fin := Finset.univ.filter (ยท โ t u) have A5_pos : (defaultA a : โ) ^ 5 > 0 := pow_pos (by norm_num) 5 calc _ โค โ i โ t.ฯ u x, โโซ y, Ks i x y * (f y - approxOnCube (๐ (t u)) f y)โโ := enorm_sum_le (t.ฯ u x) _ _ = โ p โ ๐_fin, (E p).indicator 1 x * I (๐ฐ p) x := by rw [โ p_sum_eq_s_sum I] simp_rw [indicator_eq_indicator_one_mul _ (I _), ๐_fin] _ โค โ p โ ๐_fin, (E p).indicator 1 x * (D2_1_3 a / (volume (ball x (D ^ ๐ฐ p))) * 2 ^ (3 / a : โ) * โ J โ ๐' t u (๐ p) (๐ฐ p), D ^ ((s J - ๐ฐ p) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by refine Finset.sum_le_sum fun J hJ โฆ ?_ by_cases xJ : x โ E J ยท rw [indicator_of_mem xJ, Pi.one_apply, one_mul, one_mul] exact L7_1_6_I_le hu hf (Finset.mem_filter.mp hJ).2 xJ ยท simp only [indicator_of_notMem xJ, zero_mul, le_refl] _ = โ I : Grid X, โ p โ ps I, (E p).indicator 1 x * (D2_1_3 a / (volume (ball x (D ^ s I))) * 2 ^ (3 / a : โ) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by let summand := fun (y : X) (i : โค) โฆ D2_1_3 a / volume (ball x (D ^ i)) * 2 ^ (3 / a : โ) * โ J โ ๐' t u y i, D ^ ((s J - (i : โ)) / a) * โซโป y in J, โf yโโ exact sum_p_eq_sum_I_sum_p t u x summand _ โค โ I : Grid X, โ p โ ps I, (E p).indicator 1 x * (D2_1_3 a / (volume (ball (c I) (16 * D ^ s I)) / defaultA a ^ 5) * 2 ^ (3 / a : โ) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by refine Finset.sum_le_sum fun I _ โฆ Finset.sum_le_sum fun p hp โฆ ?_ by_cases xEp : x โ E p; swap ยท simp only [indicator_of_notMem xEp, zero_mul, le_refl] apply mul_le_mul_right gcongr; apply ENNReal.div_le_of_le_mul' calc _ โค volume (ball x (32 * D ^ s I)) := by refine measure_mono (ball_subset_ball' ?_) suffices dist (c I) x < 4 * D ^ (s I) by linarith [defaultD_pow_pos a (s I)] exact mem_ball'.mp <| (Finset.mem_filter.mp hp).2.2 โธ Grid_subset_ball (E_subset_๐ xEp) _ โค _ := by rw [show (32 : โ) = 2 ^ 5 by norm_num] exact measure_ball_two_le_same_iterate x (D ^ s I) 5 _ โค โ I : Grid X, ((I : Set X).indicator 1 x') * (D2_1_3 a / (volume (ball (c I) (16 * D ^ s I)) / defaultA a ^ 5) * 2 ^ (3 / a : โ) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by simp_rw [โ Finset.sum_mul] gcongr with I hI by_cases! ex : โ p โ ps I, x โ E p ยท obtain โจp, hp, xEpโฉ := ex have L_subset_I : (L : Set X) โ (I : Set X) := by simp only [ps, Finset.mem_filter] at hp exact hp.2.2 โธ subset_of_mem_๐ hL hp.2.1 (not_disjoint_iff.mpr โจx, โจE_subset_๐ xEp, hxโฉโฉ) simp only [L_subset_I hx', indicator_of_mem, Pi.one_apply] rw [Finset.sum_eq_single_of_mem p hp] ยท exact le_of_eq <| (indicator_eq_one_iff_mem _).mpr xEp ยท intro p' hp' p'_ne_p simp only [ps, Finset.mem_filter] at hp hp' exact (indicator_eq_zero_iff_notMem _).mpr fun xEp' โฆ disjoint_left.mp (disjoint_ฮฉ p'_ne_p (hp'.2.2.trans hp.2.2.symm)) xEp'.2.1 xEp.2.1 ยท suffices โ p โ ps I, (E p).indicator (1 : X โ โโฅ0โ) x = 0 by rw [this]; exact zero_le exact Finset.sum_eq_zero (fun p hp โฆ indicator_of_notMem (ex p hp) _) _ = โ I : Grid X, ((I : Set X).indicator 1 x') * ((D2_1_3 a * defaultA a ^ 5 * 2 ^ (3 / a : โ)) / volume (ball (c I) (16 * D ^ s I)) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by congr! 2 with I rw [โ ENNReal.div_mul _ (.inr (by positivity)) (.inr (by finiteness)), mul_rotate (_ / _), โ mul_div_assoc] congr 2; ring _ โค โ I : Grid X, ((I : Set X).indicator 1 x') * (C7_1_6 a / volume (ball (c I) (16 * D ^ s I)) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by gcongr; exact le_C7_1_6 (four_le_a X) _ = C7_1_6 a * โ I : Grid X, ((I : Set X).indicator 1 x') * (1 / volume (ball (c I) (16 * D ^ s I)) * โ J โ ๐' t u (c I) (s I), D ^ ((s J - s I) / (a : โ)) * โซโป y in J, โf yโโ) := by rw [Finset.mul_sum]; congr! 1 with I simp_rw [โ mul_assoc, โ mul_div_assoc, mul_one, mul_comm (C7_1_6 a : โโฅ0โ)] _ = _ := by unfold boundaryOperator; congr! 2 with I simp_rw [โ indicator_mul_const, Pi.one_apply, one_mul]; congr! 2 rw [Finset.mul_sum]; congr! 2 with J hJ rw [โ mul_assoc, mul_comm (_ / _), โ mul_div_assoc, mul_one, ijIntegral]; congr! 1 exact lintegral_eq_lintegral_approxOnCube pairwiseDisjoint_๐ (mem_๐_of_mem_๐' hJ) hf