Theorem: Polynomial.exists_separable_of_irreducible
File: Mathlib/FieldTheory/Separable.lean

tactic: replace hp : p.Prime := (CharP.char_is_prime_or_zero F p).resolve_right hp
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
f : F[X]
hf : Irreducible f
hp : p ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
f : F[X]
hf : Irreducible f
hp : Nat.Prime p
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: induction' hn : f.natDegree using Nat.strong_induction_on with N ih generalizing f
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
f : F[X]
hf : Irreducible f
hp : Nat.Prime p
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: rcases separable_or p hf with (h | ⟨h1, g, hg, hgf⟩)
state_before: case h
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inl
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h : f.Separable
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

case h.inr.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: refine ⟨0, f, h, ?_⟩
state_before: case h.inl
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h : f.Separable
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inl
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h : f.Separable
⊢ (expand F (p ^ 0)) f = f

tactic: rw [pow_zero, expand_one]
state_before: case h.inl
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h : f.Separable
⊢ (expand F (p ^ 0)) f = f
state_after: no goals

tactic: cases' N with N
state_before: case h.inr.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
N : ℕ
ih : ∀ m < N, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
f : F[X]
hf : Irreducible f
hn : f.natDegree = N
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: have hg1 : g.natDegree * p = N.succ := by rwa [← natDegree_expand, hgf]
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: have hg2 : g.natDegree ≠ 0 := by
  intro this
  rw [this, zero_mul] at hg1
  cases hg1
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: have hg3 : g.natDegree < N.succ := by
  rw [← mul_one g.natDegree, ← hg1]
  exact Nat.mul_lt_mul_of_pos_left hp.one_lt hg2.bot_lt
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
hg3 : g.natDegree < N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: rcases ih _ hg3 hg rfl with ⟨n, g, hg4, rfl⟩
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
hg3 : g.natDegree < N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.succ.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
n : ℕ
g : F[X]
hg4 : g.Separable
hg : Irreducible ((expand F (p ^ n)) g)
hgf : (expand F p) ((expand F (p ^ n)) g) = f
hg1 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree * p = N.succ
hg2 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree ≠ 0
hg3 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree < N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: refine ⟨n + 1, g, hg4, ?_⟩
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
n : ℕ
g : F[X]
hg4 : g.Separable
hg : Irreducible ((expand F (p ^ n)) g)
hgf : (expand F p) ((expand F (p ^ n)) g) = f
hg1 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree * p = N.succ
hg2 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree ≠ 0
hg3 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree < N.succ
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.succ.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
n : ℕ
g : F[X]
hg4 : g.Separable
hg : Irreducible ((expand F (p ^ n)) g)
hgf : (expand F p) ((expand F (p ^ n)) g) = f
hg1 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree * p = N.succ
hg2 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree ≠ 0
hg3 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree < N.succ
⊢ (expand F (p ^ (n + 1))) g = f

tactic: rw [← hgf, expand_expand, pow_succ']
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.succ.intro.intro.intro
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
n : ℕ
g : F[X]
hg4 : g.Separable
hg : Irreducible ((expand F (p ^ n)) g)
hgf : (expand F p) ((expand F (p ^ n)) g) = f
hg1 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree * p = N.succ
hg2 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree ≠ 0
hg3 : ((expand F (p ^ n)) g).natDegree < N.succ
⊢ (expand F (p ^ (n + 1))) g = f
state_after: no goals

tactic: rw [natDegree_eq_zero_iff_degree_le_zero, degree_le_zero_iff] at hn
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: rw [hn, separable_C, isUnit_iff_ne_zero, Classical.not_not] at h1
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: have hf0 : f ≠ 0 := hf.ne_zero
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
hf0 : f ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: rw [h1, C_0] at hn
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = C (f.coeff 0)
hf0 : f ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = 0
hf0 : f ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f

tactic: exact absurd hn hf0
state_before: case h.inr.intro.intro.intro.zero
F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : f.coeff 0 = 0
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
ih : ∀ m < 0, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f = 0
hf0 : f ≠ 0
⊢ ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
state_after: no goals

tactic: rwa [← natDegree_expand, hgf]
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
⊢ g.natDegree * p = N.succ
state_after: no goals

tactic: intro this
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
⊢ g.natDegree ≠ 0
state_after: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
this : g.natDegree = 0
⊢ False

tactic: rw [this, zero_mul] at hg1
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
this : g.natDegree = 0
⊢ False
state_after: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : 0 = N.succ
this : g.natDegree = 0
⊢ False

tactic: cases hg1
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : 0 = N.succ
this : g.natDegree = 0
⊢ False
state_after: no goals

tactic: rw [← mul_one g.natDegree, ← hg1]
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
⊢ g.natDegree < N.succ
state_after: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
⊢ g.natDegree * 1 < g.natDegree * p

tactic: exact Nat.mul_lt_mul_of_pos_left hp.one_lt hg2.bot_lt
state_before: F : Type u
inst✝¹ : Field F
K : Type v
inst✝ : Field K
p : ℕ
HF : CharP F p
hp : Nat.Prime p
f : F[X]
hf : Irreducible f
h1 : ¬f.Separable
g : F[X]
hg : Irreducible g
hgf : (expand F p) g = f
N : ℕ
ih : ∀ m < N + 1, ∀ {f : F[X]}, Irreducible f → f.natDegree = m → ∃ n g, g.Separable ∧ (expand F (p ^ n)) g = f
hn : f.natDegree = N + 1
hg1 : g.natDegree * p = N.succ
hg2 : g.natDegree ≠ 0
⊢ g.natDegree * 1 < g.natDegree * p
state_after: no goals