Theorem: FiniteField.card_cast_subgroup_card_ne_zero
File: Mathlib/FieldTheory/Finite/Basic.lean

tactic: let n := Fintype.card G
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
⊢ ↑(Fintype.card ↥G) ≠ 0
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
⊢ ↑(Fintype.card ↥G) ≠ 0

tactic: intro nzero
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
⊢ ↑(Fintype.card ↥G) ≠ 0
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
⊢ False

tactic: have ⟨p, char_p⟩ := CharP.exists K
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
⊢ False
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
⊢ False

tactic: have hd : p ∣ n := (CharP.cast_eq_zero_iff K p n).mp nzero
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
⊢ False
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
⊢ False

tactic: cases CharP.char_is_prime_or_zero K p with
| inr pzero =>
  exact (Fintype.card_pos).ne' <| Nat.eq_zero_of_zero_dvd <| pzero ▸ hd
| inl pprime =>
  have fact_pprime := Fact.mk pprime
  have ⟨x, hx⟩ := exists_prime_orderOf_dvd_card p hd
  let u := ((x : Kˣ) : K)
  have hu : orderOf u = p := by rwa [orderOf_units, Subgroup.orderOf_coe]
  have h : u = 1 := by
    rw [← sub_left_inj, sub_self 1]
    apply pow_eq_zero (n := p)
    rw [sub_pow_char_of_commute, one_pow, ← hu, pow_orderOf_eq_one, sub_self]
    exact Commute.one_right u
  apply pprime.one_lt.ne
  rw [← hu, h, orderOf_one]
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
⊢ False
state_after: no goals

tactic: exact (Fintype.card_pos).ne' <| Nat.eq_zero_of_zero_dvd <| pzero ▸ hd
state_before: case inr
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pzero : p = 0
⊢ False
state_after: no goals

tactic: have fact_pprime := Fact.mk pprime
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
⊢ False

tactic: have ⟨x, hx⟩ := exists_prime_orderOf_dvd_card p hd
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
⊢ False

tactic: let u := ((x : Kˣ) : K)
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
⊢ False

tactic: have hu : orderOf u = p := by rwa [orderOf_units, Subgroup.orderOf_coe]
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ False

tactic: have h : u = 1 := by
  rw [← sub_left_inj, sub_self 1]
  apply pow_eq_zero (n := p)
  rw [sub_pow_char_of_commute, one_pow, ← hu, pow_orderOf_eq_one, sub_self]
  exact Commute.one_right u
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
h : u = 1
⊢ False

tactic: apply pprime.one_lt.ne
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
h : u = 1
⊢ False
state_after: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
h : u = 1
⊢ 1 = p

tactic: rw [← hu, h, orderOf_one]
state_before: case inl
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
h : u = 1
⊢ 1 = p
state_after: no goals

tactic: rwa [orderOf_units, Subgroup.orderOf_coe]
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
⊢ orderOf u = p
state_after: no goals

tactic: rw [← sub_left_inj, sub_self 1]
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ u = 1
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ u - 1 = 0

tactic: apply pow_eq_zero (n := p)
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ u - 1 = 0
state_after: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ (u - 1) ^ p = 0

tactic: rw [sub_pow_char_of_commute, one_pow, ← hu, pow_orderOf_eq_one, sub_self]
state_before: K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ (u - 1) ^ p = 0
state_after: case h
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ Commute u 1

tactic: exact Commute.one_right u
state_before: case h
K : Type u_1
R : Type u_2
inst✝³ : Ring K
inst✝² : NoZeroDivisors K
inst✝¹ : Nontrivial K
G : Subgroup Kˣ
inst✝ : Fintype ↥G
n : ℕ := Fintype.card ↥G
nzero : ↑(Fintype.card ↥G) = 0
p : ℕ
char_p : CharP K p
hd : p ∣ n
pprime : Nat.Prime p
fact_pprime : Fact (Nat.Prime p)
x : ↥G
hx : orderOf x = p
u : K := ↑↑x
hu : orderOf u = p
⊢ Commute u 1
state_after: no goals