Theorem: Field.isAlgebraic_of_adjoin_eq_adjoin
File: Mathlib/FieldTheory/PrimitiveElement.lean

tactic: wlog hmn : m < n
state_before: F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case inr
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
this :
  ∀ (F : Type u_1) (E : Type u_2) [inst : Field F] [inst_1 : Field E] [inst_2 : Algebra F E] {α : E} {m n : ℕ},
    m ≠ n → F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯ → m < n → IsAlgebraic F α
hmn : ¬m < n
⊢ IsAlgebraic F α

F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: by_cases hm : m = 0
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : m = 0
⊢ IsAlgebraic F α

case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: obtain ⟨r, s, h⟩ := (mem_adjoin_simple_iff F _).1 (heq ▸ mem_adjoin_simple_self F (α ^ m))
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg.intro.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: by_cases hzero : aeval (α ^ n) s = 0
state_before: case neg.intro.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : (aeval (α ^ n)) s = 0
⊢ IsAlgebraic F α

case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: replace hm : 0 < m := Nat.pos_of_ne_zero hm
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
hm : 0 < m
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: rw [eq_div_iff hzero, ← sub_eq_zero] at h
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
hm : 0 < m
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
hm : 0 < m
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: replace hzero : s ≠ 0 := by rintro rfl; simp only [map_zero, not_true_eq_false] at hzero
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
hm : 0 < m
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: let f : F[X] := X ^ m * expand F n s - expand F n r
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: refine ⟨f, ?_, ?_⟩
state_before: case neg
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ f ≠ 0

case neg.refine_2
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ (aeval α) f = 0

tactic: exact this F E hneq.symm heq.symm (hneq.lt_or_lt.resolve_left hmn)
state_before: case inr
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
this :
  ∀ (F : Type u_1) (E : Type u_2) [inst : Field F] [inst_1 : Field E] [inst_2 : Algebra F E] {α : E} {m n : ℕ},
    m ≠ n → F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯ → m < n → IsAlgebraic F α
hmn : ¬m < n
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: no goals

tactic: rw [hm] at heq hmn
state_before: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : m = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ 0⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : 0 < n
hm : m = 0
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: simp only [pow_zero, adjoin_one] at heq
state_before: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ 0⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : 0 < n
hm : m = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: obtain ⟨y, h⟩ := mem_bot.1 (heq.symm ▸ mem_adjoin_simple_self F (α ^ n))
state_before: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
y : F
h : (algebraMap F E) y = α ^ n
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: refine ⟨X ^ n - C y, X_pow_sub_C_ne_zero hmn y, ?_⟩
state_before: case pos.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
y : F
h : (algebraMap F E) y = α ^ n
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
y : F
h : (algebraMap F E) y = α ^ n
⊢ (aeval α) (X ^ n - C y) = 0

tactic: simp only [map_sub, map_pow, aeval_X, aeval_C, h, sub_self]
state_before: case pos.intro
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
hmn : 0 < n
hm : m = 0
heq : ⊥ = F⟮α ^ n⟯
y : F
h : (algebraMap F E) y = α ^ n
⊢ (aeval α) (X ^ n - C y) = 0
state_after: no goals

tactic: simp only [hzero, div_zero, pow_eq_zero_iff hm] at h
state_before: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
h : α ^ m = (aeval (α ^ n)) r / (aeval (α ^ n)) s
hzero : (aeval (α ^ n)) s = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
hzero : (aeval (α ^ n)) s = 0
h : α = 0
⊢ IsAlgebraic F α

tactic: exact h.symm ▸ isAlgebraic_zero
state_before: case pos
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
hm : ¬m = 0
r s : F[X]
hzero : (aeval (α ^ n)) s = 0
h : α = 0
⊢ IsAlgebraic F α
state_after: no goals

tactic: rintro rfl
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) s = 0
hm : 0 < m
⊢ s ≠ 0
state_after: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r : F[X]
hm : 0 < m
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) 0 - (aeval (α ^ n)) r = 0
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) 0 = 0
⊢ False

tactic: simp only [map_zero, not_true_eq_false] at hzero
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r : F[X]
hm : 0 < m
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) 0 - (aeval (α ^ n)) r = 0
hzero : ¬(aeval (α ^ n)) 0 = 0
⊢ False
state_after: no goals

tactic: have : f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0 := by
  have hn : 0 < n := by linarith only [hm, hmn]
  have hndvd : ¬ n ∣ n * s.natDegree + m := by
    rw [← Nat.dvd_add_iff_right (n.dvd_mul_right s.natDegree)]
    exact Nat.not_dvd_of_pos_of_lt hm hmn
  simp only [f, coeff_sub, coeff_X_pow_mul, s.coeff_expand_mul' hn, coeff_natDegree,
    coeff_expand hn r, hndvd, ite_false, sub_zero]
  exact leadingCoeff_ne_zero.2 hzero
state_before: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ f ≠ 0
state_after: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
this : f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
⊢ f ≠ 0

tactic: intro h
state_before: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
this : f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
⊢ f ≠ 0
state_after: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h✝ : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
this : f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
h : f = 0
⊢ False

tactic: simp only [h, coeff_zero, ne_eq, not_true_eq_false] at this
state_before: case neg.refine_1
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h✝ : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
this : f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
h : f = 0
⊢ False
state_after: no goals

tactic: have hn : 0 < n := by linarith only [hm, hmn]
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
state_after: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
⊢ f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0

tactic: have hndvd : ¬ n ∣ n * s.natDegree + m := by
  rw [← Nat.dvd_add_iff_right (n.dvd_mul_right s.natDegree)]
  exact Nat.not_dvd_of_pos_of_lt hm hmn
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
⊢ f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
state_after: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
hndvd : ¬n ∣ n * s.natDegree + m
⊢ f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0

tactic: simp only [f, coeff_sub, coeff_X_pow_mul, s.coeff_expand_mul' hn, coeff_natDegree,
  coeff_expand hn r, hndvd, ite_false, sub_zero]
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
hndvd : ¬n ∣ n * s.natDegree + m
⊢ f.coeff (n * s.natDegree + m) ≠ 0
state_after: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
hndvd : ¬n ∣ n * s.natDegree + m
⊢ s.leadingCoeff ≠ 0

tactic: exact leadingCoeff_ne_zero.2 hzero
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
hndvd : ¬n ∣ n * s.natDegree + m
⊢ s.leadingCoeff ≠ 0
state_after: no goals

tactic: linarith only [hm, hmn]
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ 0 < n
state_after: no goals

tactic: rw [← Nat.dvd_add_iff_right (n.dvd_mul_right s.natDegree)]
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
⊢ ¬n ∣ n * s.natDegree + m
state_after: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
⊢ ¬n ∣ m

tactic: exact Nat.not_dvd_of_pos_of_lt hm hmn
state_before: F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
hn : 0 < n
⊢ ¬n ∣ m
state_after: no goals

tactic: simp only [f, map_sub, map_mul, map_pow, aeval_X, expand_aeval, h]
state_before: case neg.refine_2
F✝ : Type u_1
E✝ : Type u_2
inst✝⁵ : Field F✝
inst✝⁴ : Field E✝
inst✝³ : Algebra F✝ E✝
F : Type u_1
E : Type u_2
inst✝² : Field F
inst✝¹ : Field E
inst✝ : Algebra F E
α : E
m n : ℕ
hneq : m ≠ n
heq : F⟮α ^ m⟯ = F⟮α ^ n⟯
hmn : m < n
r s : F[X]
h : α ^ m * (aeval (α ^ n)) s - (aeval (α ^ n)) r = 0
hm : 0 < m
hzero : s ≠ 0
f : F[X] := X ^ m * (expand F n) s - (expand F n) r
⊢ (aeval α) f = 0
state_after: no goals