Theorem: Submodule.mem_set_smul
File: Mathlib/Algebra/Module/Submodule/Pointwise.lean

tactic: fconstructor
state_before: α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ x ∈ sR • N ↔ ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)
state_after: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ x ∈ sR • N → ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)

case mpr
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ (∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)) → x ∈ sR • N

tactic: intros h
state_before: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ x ∈ sR • N → ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)
state_after: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
h : x ∈ sR • N
⊢ ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)

tactic: rw [set_smul_eq_map] at h
state_before: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
h : x ∈ sR • N
⊢ ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)
state_after: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
h : x ∈ map (N.subtype ∘ₗ (Finsupp.lsum R) (DistribMulAction.toLinearMap R ↥N)) (Finsupp.supported (↥N) R sR)
⊢ ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)

tactic: obtain ⟨c, hc, rfl⟩ := h
state_before: case mp
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
h : x ∈ map (N.subtype ∘ₗ (Finsupp.lsum R) (DistribMulAction.toLinearMap R ↥N)) (Finsupp.supported (↥N) R sR)
⊢ ∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)
state_after: case mp.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc : c ∈ ↑(Finsupp.supported (↥N) R sR)
⊢ ∃ c_1,
    ↑c_1.support ⊆ sR ∧
      (N.subtype ∘ₗ (Finsupp.lsum R) (DistribMulAction.toLinearMap R ↥N)) c = ↑(c_1.sum fun r m => r • m)

tactic: exact ⟨c, hc, rfl⟩
state_before: case mp.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc : c ∈ ↑(Finsupp.supported (↥N) R sR)
⊢ ∃ c_1,
    ↑c_1.support ⊆ sR ∧
      (N.subtype ∘ₗ (Finsupp.lsum R) (DistribMulAction.toLinearMap R ↥N)) c = ↑(c_1.sum fun r m => r • m)
state_after: no goals

tactic: rw [mem_set_smul_def, Submodule.mem_sInf]
state_before: case mpr
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ (∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)) → x ∈ sR • N
state_after: case mpr
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ (∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)) →
    ∀ p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}, x ∈ p

tactic: rintro ⟨c, hc1, rfl⟩ p hp
state_before: case mpr
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
x : M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
⊢ (∃ c, ↑c.support ⊆ sR ∧ x = ↑(c.sum fun r m => r • m)) →
    ∀ p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}, x ∈ p
state_after: case mpr.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc1 : ↑c.support ⊆ sR
p : Submodule R M
hp : p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}
⊢ ↑(c.sum fun r m => r • m) ∈ p

tactic: simp only [Finsupp.sum, AddSubmonoid.coe_finset_sum, coe_toAddSubmonoid, SetLike.val_smul]
state_before: case mpr.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc1 : ↑c.support ⊆ sR
p : Submodule R M
hp : p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}
⊢ ↑(c.sum fun r m => r • m) ∈ p
state_after: case mpr.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc1 : ↑c.support ⊆ sR
p : Submodule R M
hp : p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}
⊢ ∑ x ∈ c.support, x • ↑(c x) ∈ p

tactic: exact Submodule.sum_mem _ fun r hr ↦ hp (hc1 hr) (c _).2
state_before: case mpr.intro.intro
α : Type u_1
R : Type u_2
M : Type u_3
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
S : Type u_4
inst✝⁴ : Monoid S
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : DistribMulAction S M
sR : Set R
s : Set S
N : Submodule R M
inst✝ : SMulCommClass R R ↥N
c : R →₀ ↥N
hc1 : ↑c.support ⊆ sR
p : Submodule R M
hp : p ∈ {p | ∀ ⦃r : R⦄ {n : M}, r ∈ sR → n ∈ N → r • n ∈ p}
⊢ ∑ x ∈ c.support, x • ↑(c x) ∈ p
state_after: no goals