Theorem: Matrix.diagonal_transvection_induction_of_det_ne_zero
File: Mathlib/LinearAlgebra/Matrix/Transvection.lean

tactic: let Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => det N ≠ 0 ∧ P N
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
⊢ P M
state_after: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ P M

tactic: exact this.2
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
this : Q M
⊢ P M
state_after: no goals

tactic: apply diagonal_transvection_induction Q M
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ Q M
state_after: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det = M.det → Q (diagonal D)

case htransvec
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), Q t.toMatrix

case hmul
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), Q A → Q B → Q (A * B)

tactic: intro D hD
state_before: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det = M.det → Q (diagonal D)
state_after: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
⊢ Q (diagonal D)

tactic: have detD : det (diagonal D) ≠ 0 := by
  rw [hD]
  exact hMdet
state_before: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
⊢ Q (diagonal D)
state_after: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
detD : (diagonal D).det ≠ 0
⊢ Q (diagonal D)

tactic: exact ⟨detD, hdiag _ detD⟩
state_before: case hdiag
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
detD : (diagonal D).det ≠ 0
⊢ Q (diagonal D)
state_after: no goals

tactic: rw [hD]
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
⊢ (diagonal D).det ≠ 0
state_after: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
⊢ M.det ≠ 0

tactic: exact hMdet
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
D : n → 𝕜
hD : (diagonal D).det = M.det
⊢ M.det ≠ 0
state_after: no goals

tactic: intro t
state_before: case htransvec
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), Q t.toMatrix
state_after: case htransvec
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
t : TransvectionStruct n 𝕜
⊢ Q t.toMatrix

tactic: exact ⟨by simp, htransvec t⟩
state_before: case htransvec
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
t : TransvectionStruct n 𝕜
⊢ Q t.toMatrix
state_after: no goals

tactic: simp
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
t : TransvectionStruct n 𝕜
⊢ t.toMatrix.det ≠ 0
state_after: no goals

tactic: intro A B QA QB
state_before: case hmul
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
⊢ ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), Q A → Q B → Q (A * B)
state_after: case hmul
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
A B : Matrix n n 𝕜
QA : Q A
QB : Q B
⊢ Q (A * B)

tactic: exact ⟨by simp [QA.1, QB.1], hmul A B QA.1 QB.1 QA.2 QB.2⟩
state_before: case hmul
n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
A B : Matrix n n 𝕜
QA : Q A
QB : Q B
⊢ Q (A * B)
state_after: no goals

tactic: simp [QA.1, QB.1]
state_before: n : Type u_1
p : Type u_2
R : Type u₂
𝕜 : Type u_3
inst✝⁴ : Field 𝕜
inst✝³ : DecidableEq n
inst✝² : DecidableEq p
inst✝¹ : CommRing R
inst✝ : Fintype n
P : Matrix n n 𝕜 → Prop
M : Matrix n n 𝕜
hMdet : M.det ≠ 0
hdiag : ∀ (D : n → 𝕜), (diagonal D).det ≠ 0 → P (diagonal D)
htransvec : ∀ (t : TransvectionStruct n 𝕜), P t.toMatrix
hmul : ∀ (A B : Matrix n n 𝕜), A.det ≠ 0 → B.det ≠ 0 → P A → P B → P (A * B)
Q : Matrix n n 𝕜 → Prop := fun N => N.det ≠ 0 ∧ P N
A B : Matrix n n 𝕜
QA : Q A
QB : Q B
⊢ (A * B).det ≠ 0
state_after: no goals