Theorem: gaussSum_aux_of_mulShift
File: Mathlib/NumberTheory/DirichletCharacter/GaussSum.lean

tactic: suffices e.mulShift u = e by conv_lhs => rw [← this, gaussSum_mulShift]
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ χ ↑u * gaussSum χ e = gaussSum χ e
state_after: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ e.mulShift ↑u = e

tactic: rw [(by ring : u.val = (u - 1) + 1), ← mulShift_mul, mulShift_one, mul_left_eq_self]
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ e.mulShift ↑u = e
state_after: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1

tactic: rsuffices ⟨a, ha⟩ : (d : ℤ) ∣ (u.val.val - 1 : ℤ)
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1
state_after: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1

N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1

tactic: rw [← Units.eq_iff, Units.val_one, ZMod.unitsMap_def, Units.coe_map] at hu
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1
state_after: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : ↑(ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = 1
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1

tactic: have : ZMod.castHom hd (ZMod d) u.val = ((u.val.val : ℤ) : ZMod d) := by simp
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : ↑(ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = 1
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1
state_after: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : ↑(ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = 1
this : (ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = ↑↑(↑u).val
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1

tactic: rwa [MonoidHom.coe_coe, this, ← Int.cast_one, eq_comm,
  ZMod.intCast_eq_intCast_iff_dvd_sub] at hu
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : ↑(ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = 1
this : (ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = ↑↑(↑u).val
⊢ ↑d ∣ ↑(↑u).val - 1
state_after: no goals

tactic: conv_lhs => rw [← this, gaussSum_mulShift]
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
this : e.mulShift ↑u = e
⊢ χ ↑u * gaussSum χ e = gaussSum χ e
state_after: no goals

tactic: ring
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
⊢ ↑u = ↑u - 1 + 1
state_after: no goals

tactic: have : u.val - 1 = ↑(u.val.val - 1 : ℤ) := by simp only [ZMod.natCast_val, Int.cast_sub,
  ZMod.intCast_cast, ZMod.cast_id', id_eq, Int.cast_one]
state_before: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1
state_after: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1

tactic: rw [this, ha]
state_before: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
⊢ e.mulShift (↑u - 1) = 1
state_after: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
⊢ e.mulShift ↑(↑d * a) = 1

tactic: ext1 y
state_before: case intro
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
⊢ e.mulShift ↑(↑d * a) = 1
state_after: case intro.h
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
y : ZMod N
⊢ (e.mulShift ↑(↑d * a)) y = 1 y

tactic: simpa only [Int.cast_mul, Int.cast_natCast, mulShift_apply, mul_assoc, one_apply]
  using DFunLike.ext_iff.mp he (a * y)
state_before: case intro.h
N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
this : ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
y : ZMod N
⊢ (e.mulShift ↑(↑d * a)) y = 1 y
state_after: no goals

tactic: simp only [ZMod.natCast_val, Int.cast_sub,
ZMod.intCast_cast, ZMod.cast_id', id_eq, Int.cast_one]
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : (ZMod.unitsMap hd) u = 1
a : ℤ
ha : ↑(↑u).val - 1 = ↑d * a
⊢ ↑u - 1 = ↑(↑(↑u).val - 1)
state_after: no goals

tactic: simp
state_before: N : ℕ
inst✝¹ : NeZero N
R : Type u_1
inst✝ : CommRing R
e : AddChar (ZMod N) R
χ : DirichletCharacter R N
d : ℕ
hd : d ∣ N
he : e.mulShift ↑d = 1
u : (ZMod N)ˣ
hu : ↑(ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = 1
⊢ (ZMod.castHom hd (ZMod d)) ↑u = ↑↑(↑u).val
state_after: no goals