Theorem: Submonoid.pow_smul_mem_closure_smul
File: Mathlib/Algebra/Group/Submonoid/Pointwise.lean

tactic: refine @closure_induction N _ s (fun x : N => ∃ n : ℕ, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) _ hx ?_ ?_ ?_
state_before: α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)
state_after: case refine_1
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ ∀ x ∈ s, (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) x

case refine_2
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) 1

case refine_3
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ ∀ (x y : N),
    (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) x →
      (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) y → (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) (x * y)

tactic: intro x hx
state_before: case refine_1
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ ∀ x ∈ s, (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) x
state_after: case refine_1
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x : N
hx : x ∈ s
⊢ ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)

tactic: exact ⟨1, subset_closure ⟨_, hx, by rw [pow_one]⟩⟩
state_before: case refine_1
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x : N
hx : x ∈ s
⊢ ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)
state_after: no goals

tactic: rw [pow_one]
state_before: α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x : N
hx : x ∈ s
⊢ (fun x => r • x) x = r ^ 1 • x
state_after: no goals

tactic: exact ⟨0, by simpa using one_mem _⟩
state_before: case refine_2
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) 1
state_after: no goals

tactic: simpa using one_mem _
state_before: α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ r ^ 0 • 1 ∈ closure (r • s)
state_after: no goals

tactic: rintro x y ⟨nx, hx⟩ ⟨ny, hy⟩
state_before: case refine_3
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x : N
hx : x ∈ closure s
⊢ ∀ (x y : N),
    (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) x →
      (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) y → (fun x => ∃ n, r ^ n • x ∈ closure (r • s)) (x * y)
state_after: case refine_3.intro.intro
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ ∃ n, r ^ n • (x * y) ∈ closure (r • s)

tactic: use ny + nx
state_before: case refine_3.intro.intro
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ ∃ n, r ^ n • (x * y) ∈ closure (r • s)
state_after: case h
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ r ^ (ny + nx) • (x * y) ∈ closure (r • s)

tactic: rw [pow_add, mul_smul, ← smul_mul_assoc, mul_comm, ← smul_mul_assoc]
state_before: case h
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ r ^ (ny + nx) • (x * y) ∈ closure (r • s)
state_after: case h
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ r ^ ny • y * r ^ nx • x ∈ closure (r • s)

tactic: exact mul_mem hy hx
state_before: case h
α : Type u_1
G : Type u_2
M : Type u_3
R : Type u_4
A : Type u_5
inst✝⁴ : Monoid M
inst✝³ : AddMonoid A
s✝ t u : Set M
N : Type u_6
inst✝² : CommMonoid N
inst✝¹ : MulAction M N
inst✝ : IsScalarTower M N N
r : M
s : Set N
x✝ : N
hx✝ : x✝ ∈ closure s
x y : N
nx : ℕ
hx : r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
ny : ℕ
hy : r ^ ny • y ∈ closure (r • s)
⊢ r ^ ny • y * r ^ nx • x ∈ closure (r • s)
state_after: no goals