Theorem: rank_eq_one_iff
File: Mathlib/LinearAlgebra/Dimension/FreeAndStrongRankCondition.lean

tactic: haveI := nontrivial_of_invariantBasisNumber K
state_before: K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
⊢ Module.rank K V = 1 ↔ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
state_after: K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
⊢ Module.rank K V = 1 ↔ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v

tactic: refine ⟨fun h ↦ ?_, fun ⟨v₀, h, hv⟩ ↦ (rank_le_one_iff.2 ⟨v₀, hv⟩).antisymm ?_⟩
state_before: K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
⊢ Module.rank K V = 1 ↔ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
state_after: case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
⊢ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v

case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
⊢ 1 ≤ Module.rank K V

tactic: obtain ⟨v₀, hv⟩ := rank_le_one_iff.1 h.le
state_before: case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
⊢ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
state_after: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
⊢ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v

tactic: refine ⟨v₀, fun hzero ↦ ?_, hv⟩
state_before: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
⊢ ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
state_after: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
hzero : v₀ = 0
⊢ False

tactic: simp_rw [hzero, smul_zero, exists_const] at hv
state_before: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
hzero : v₀ = 0
⊢ False
state_after: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hzero : v₀ = 0
hv : ∀ (v : V), 0 = v
⊢ False

tactic: haveI : Subsingleton V := .intro fun _ _ ↦ by simp_rw [← hv]
state_before: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hzero : v₀ = 0
hv : ∀ (v : V), 0 = v
⊢ False
state_after: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝ : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hzero : v₀ = 0
hv : ∀ (v : V), 0 = v
this : Subsingleton V
⊢ False

tactic: exact one_ne_zero (h ▸ rank_subsingleton' K V)
state_before: case refine_1.intro
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝ : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hzero : v₀ = 0
hv : ∀ (v : V), 0 = v
this : Subsingleton V
⊢ False
state_after: no goals

tactic: simp_rw [← hv]
state_before: K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
h : Module.rank K V = 1
v₀ : V
hzero : v₀ = 0
hv : ∀ (v : V), 0 = v
x✝¹ x✝ : V
⊢ x✝¹ = x✝
state_after: no goals

tactic: by_contra H
state_before: case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
⊢ 1 ≤ Module.rank K V
state_after: case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : ¬1 ≤ Module.rank K V
⊢ False

tactic: rw [not_le, lt_one_iff_zero] at H
state_before: case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : ¬1 ≤ Module.rank K V
⊢ False
state_after: case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
⊢ False

tactic: obtain ⟨κ, b⟩ := Module.Free.exists_basis (R := K) (M := V)
state_before: case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
⊢ False
state_after: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
⊢ False

tactic: haveI := mk_eq_zero_iff.1 (H ▸ b.mk_eq_rank'')
state_before: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
⊢ False
state_after: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝ : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
this : IsEmpty κ
⊢ False

tactic: haveI := b.repr.toEquiv.subsingleton
state_before: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝ : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
this : IsEmpty κ
⊢ False
state_after: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝¹ : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
this✝ : IsEmpty κ
this : Subsingleton V
⊢ False

tactic: exact h (Subsingleton.elim _ _)
state_before: case refine_2.intro.mk
K : Type u
V : Type v
inst✝⁴ : Ring K
inst✝³ : StrongRankCondition K
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module K V
inst✝ : Module.Free K V
this✝¹ : Nontrivial K
x✝ : ∃ v₀, v₀ ≠ 0 ∧ ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
v₀ : V
h : v₀ ≠ 0
hv : ∀ (v : V), ∃ r, r • v₀ = v
H : Module.rank K V = 0
κ : Type v
b : Basis κ K V
this✝ : IsEmpty κ
this : Subsingleton V
⊢ False
state_after: no goals