Theorem: Submodule.isInternal_prime_power_torsion_of_is_torsion_by_ideal
File: Mathlib/Algebra/Module/DedekindDomain.lean

tactic: let P := factors I
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
⊢ DirectSum.IsInternal fun p => torsionBySet R M ↑(↑p ^ Multiset.count (↑p) (factors I))
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
⊢ DirectSum.IsInternal fun p => torsionBySet R M ↑(↑p ^ Multiset.count (↑p) (factors I))

tactic: have prime_of_mem := fun p (hp : p ∈ P.toFinset) =>
  prime_of_factor p (Multiset.mem_toFinset.mp hp)
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
⊢ DirectSum.IsInternal fun p => torsionBySet R M ↑(↑p ^ Multiset.count (↑p) (factors I))
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ DirectSum.IsInternal fun p => torsionBySet R M ↑(↑p ^ Multiset.count (↑p) (factors I))

tactic: apply torsionBySet_isInternal (p := fun p => p ^ P.count p) _
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ DirectSum.IsInternal fun p => torsionBySet R M ↑(↑p ^ Multiset.count (↑p) (factors I))
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ Module.IsTorsionBySet R M ↑(⨅ i ∈ (factors I).toFinset, i ^ Multiset.count i P)

R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ (↑(factors I).toFinset).Pairwise fun i j =>
    (fun p => p ^ Multiset.count p P) i ⊔ (fun p => p ^ Multiset.count p P) j = ⊤

tactic: convert hM
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ Module.IsTorsionBySet R M ↑(⨅ i ∈ (factors I).toFinset, i ^ Multiset.count i P)
state_after: case h.e'_6.h.e'_4
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ⨅ i ∈ (factors I).toFinset, i ^ Multiset.count i P = I

tactic: rw [← Finset.inf_eq_iInf, IsDedekindDomain.inf_prime_pow_eq_prod, ← Finset.prod_multiset_count,
  ← associated_iff_eq]
state_before: case h.e'_6.h.e'_4
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ⨅ i ∈ (factors I).toFinset, i ^ Multiset.count i P = I
state_after: case h.e'_6.h.e'_4
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ Associated (factors I).prod I

case h.e'_6.h.e'_4.prime
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ∀ i ∈ (factors I).toFinset, Prime i

case h.e'_6.h.e'_4.coprime
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ∀ i ∈ (factors I).toFinset, ∀ j ∈ (factors I).toFinset, i ≠ j → i ≠ j

tactic: exact factors_prod hI
state_before: case h.e'_6.h.e'_4
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ Associated (factors I).prod I
state_after: no goals

tactic: exact prime_of_mem
state_before: case h.e'_6.h.e'_4.prime
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ∀ i ∈ (factors I).toFinset, Prime i
state_after: no goals

tactic: exact fun _ _ _ _ ij => ij
state_before: case h.e'_6.h.e'_4.coprime
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ ∀ i ∈ (factors I).toFinset, ∀ j ∈ (factors I).toFinset, i ≠ j → i ≠ j
state_after: no goals

tactic: intro p hp q hq pq
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
⊢ (↑(factors I).toFinset).Pairwise fun i j =>
    (fun p => p ^ Multiset.count p P) i ⊔ (fun p => p ^ Multiset.count p P) j = ⊤
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ (fun p => p ^ Multiset.count p P) p ⊔ (fun p => p ^ Multiset.count p P) q = ⊤

tactic: dsimp
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ (fun p => p ^ Multiset.count p P) p ⊔ (fun p => p ^ Multiset.count p P) q = ⊤
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ p ^ Multiset.count p P ⊔ q ^ Multiset.count q P = ⊤

tactic: rw [irreducible_pow_sup]
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ p ^ Multiset.count p P ⊔ q ^ Multiset.count q P = ⊤
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ p ^ min (Multiset.count p (normalizedFactors (q ^ Multiset.count q P))) (Multiset.count p P) = ⊤

case hI
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ^ Multiset.count q P ≠ ⊥

case hJ
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ Irreducible p

tactic: suffices (normalizedFactors _).count p = 0 by rw [this, zero_min, pow_zero, Ideal.one_eq_top]
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ p ^ min (Multiset.count p (normalizedFactors (q ^ Multiset.count q P))) (Multiset.count p P) = ⊤
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ Multiset.count p (normalizedFactors (q ^ Multiset.count q P)) = 0

tactic: rw [Multiset.count_eq_zero,
  normalizedFactors_of_irreducible_pow (prime_of_mem q hq).irreducible,
  Multiset.mem_replicate]
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ Multiset.count p (normalizedFactors (q ^ Multiset.count q P)) = 0
state_after: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ ¬(Multiset.count q P ≠ 0 ∧ p = normalize q)

tactic: exact fun H => pq <| H.2.trans <| normalize_eq q
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ ¬(Multiset.count q P ≠ 0 ∧ p = normalize q)
state_after: no goals

tactic: rw [this, zero_min, pow_zero, Ideal.one_eq_top]
state_before: R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
this : Multiset.count p (normalizedFactors ?m.7916) = 0
⊢ p ^ min (Multiset.count p (normalizedFactors (q ^ Multiset.count q P))) (Multiset.count p P) = ⊤
state_after: no goals

tactic: rw [← Ideal.zero_eq_bot]
state_before: case hI
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ^ Multiset.count q P ≠ ⊥
state_after: case hI
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ^ Multiset.count q P ≠ 0

tactic: apply pow_ne_zero
state_before: case hI
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ^ Multiset.count q P ≠ 0
state_after: case hI.h
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ≠ 0

tactic: exact (prime_of_mem q hq).ne_zero
state_before: case hI.h
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ q ≠ 0
state_after: no goals

tactic: exact (prime_of_mem p hp).irreducible
state_before: case hJ
R : Type u
inst✝⁴ : CommRing R
inst✝³ : IsDomain R
M : Type v
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : IsDedekindDomain R
I : Ideal R
hI : I ≠ ⊥
hM : Module.IsTorsionBySet R M ↑I
P : Multiset (Ideal R) := factors I
prime_of_mem : ∀ p ∈ P.toFinset, Prime p
p : Ideal R
hp : p ∈ ↑(factors I).toFinset
q : Ideal R
hq : q ∈ ↑(factors I).toFinset
pq : p ≠ q
⊢ Irreducible p
state_after: no goals