Theorem: PowerBasis.repr_gen_pow_isIntegral
File: Mathlib/RingTheory/Adjoin/PowerBasis.lean

tactic: intro i
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
⊢ ∀ (i : Fin B.dim), IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

tactic: let Q := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

tactic: have : B.gen ^ n = aeval B.gen Q := by
  rw [← @aeval_X_pow R _ _ _ _ B.gen, ← modByMonic_add_div (X ^ n) (minpoly.monic hB)]
  simp
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

tactic: by_cases hQ : Q = 0
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : Q = 0
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

tactic: have hlt : Q.natDegree < B.dim := by
  rw [← B.natDegree_minpoly, hmin, (minpoly.monic hB).natDegree_map,
    natDegree_lt_natDegree_iff hQ]
  letI : Nontrivial R := Nontrivial.of_polynomial_ne hQ
  exact degree_modByMonic_lt _ (minpoly.monic hB)
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)

tactic: rw [this, aeval_eq_sum_range' hlt]
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (∑ i ∈ Finset.range B.dim, Q.coeff i • B.gen ^ i)) i)

tactic: simp only [map_sum, LinearEquiv.map_smulₛₗ, RingHom.id_apply, Finset.sum_apply']
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (∑ i ∈ Finset.range B.dim, Q.coeff i • B.gen ^ i)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R (∑ k ∈ Finset.range B.dim, (B.basis.repr (Q.coeff k • B.gen ^ k)) i)

tactic: refine IsIntegral.sum _ fun j hj => ?_
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
⊢ IsIntegral R (∑ k ∈ Finset.range B.dim, (B.basis.repr (Q.coeff k • B.gen ^ k)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j ∈ Finset.range B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (Q.coeff j • B.gen ^ j)) i)

tactic: replace hj := Finset.mem_range.1 hj
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j ∈ Finset.range B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (Q.coeff j • B.gen ^ j)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (Q.coeff j • B.gen ^ j)) i)

tactic: rw [← Fin.val_mk hj, ← B.basis_eq_pow, Algebra.smul_def, IsScalarTower.algebraMap_apply R S A, ←
  Algebra.smul_def, LinearEquiv.map_smul]
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (Q.coeff j • B.gen ^ j)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R (((algebraMap R S) (Q.coeff ↑⟨j, hj⟩) • B.basis.repr (B.basis ⟨j, hj⟩)) i)

tactic: simp only [algebraMap_smul, Finsupp.coe_smul, Pi.smul_apply, B.basis.repr_self_apply]
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R (((algebraMap R S) (Q.coeff ↑⟨j, hj⟩) • B.basis.repr (B.basis ⟨j, hj⟩)) i)
state_after: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)

tactic: by_cases hij : (⟨j, hj⟩ : Fin _) = i
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)
state_after: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)

case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ¬⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)

tactic: rw [← @aeval_X_pow R _ _ _ _ B.gen, ← modByMonic_add_div (X ^ n) (minpoly.monic hB)]
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
⊢ B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
⊢ (aeval B.gen) (X ^ n %ₘ minpoly R B.gen + minpoly R B.gen * (X ^ n /ₘ minpoly R B.gen)) = (aeval B.gen) Q

tactic: simp
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
⊢ (aeval B.gen) (X ^ n %ₘ minpoly R B.gen + minpoly R B.gen * (X ^ n /ₘ minpoly R B.gen)) = (aeval B.gen) Q
state_after: no goals

tactic: simp [this, hQ, isIntegral_zero]
state_before: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : Q = 0
⊢ IsIntegral R ((B.basis.repr (B.gen ^ n)) i)
state_after: no goals

tactic: rw [← B.natDegree_minpoly, hmin, (minpoly.monic hB).natDegree_map,
  natDegree_lt_natDegree_iff hQ]
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
⊢ Q.natDegree < B.dim
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
⊢ Q.degree < (minpoly R B.gen).degree

tactic: letI : Nontrivial R := Nontrivial.of_polynomial_ne hQ
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
⊢ Q.degree < (minpoly R B.gen).degree
state_after: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this✝ : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
this : Nontrivial R := Nontrivial.of_polynomial_ne hQ
⊢ Q.degree < (minpoly R B.gen).degree

tactic: exact degree_modByMonic_lt _ (minpoly.monic hB)
state_before: K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this✝ : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
this : Nontrivial R := Nontrivial.of_polynomial_ne hQ
⊢ Q.degree < (minpoly R B.gen).degree
state_after: no goals

tactic: simp only [hij, eq_self_iff_true, if_true]
state_before: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)
state_after: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • 1)

tactic: rw [Algebra.smul_def, mul_one]
state_before: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • 1)
state_after: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R ((algebraMap R S) (Q.coeff j))

tactic: exact isIntegral_algebraMap
state_before: case pos
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R ((algebraMap R S) (Q.coeff j))
state_after: no goals

tactic: simp [hij, isIntegral_zero]
state_before: case neg
K : Type u_1
S : Type u_2
inst✝¹¹ : Field K
inst✝¹⁰ : CommRing S
inst✝⁹ : Algebra K S
R : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : Algebra R S
inst✝⁶ : Algebra R K
inst✝⁵ : IsScalarTower R K S
A : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Algebra R A
inst✝² : Algebra S A
inst✝¹ : IsScalarTower R S A
B : PowerBasis S A
hB : IsIntegral R B.gen
inst✝ : IsDomain S
hmin : minpoly S B.gen = Polynomial.map (algebraMap R S) (minpoly R B.gen)
n : ℕ
i : Fin B.dim
Q : R[X] := X ^ n %ₘ minpoly R B.gen
this : B.gen ^ n = (aeval B.gen) Q
hQ : ¬Q = 0
hlt : Q.natDegree < B.dim
j : ℕ
hj : j < B.dim
hij : ¬⟨j, hj⟩ = i
⊢ IsIntegral R (Q.coeff j • if ⟨j, hj⟩ = i then 1 else 0)
state_after: no goals