Theorem: is_basis_iff_det
File: Mathlib/LinearAlgebra/Determinant.lean

tactic: constructor
state_before: R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤ ↔ IsUnit (e.det v)
state_after: case mp
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤ → IsUnit (e.det v)

case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
⊢ IsUnit (e.det v) → LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤

tactic: rintro ⟨hli, hspan⟩
state_before: case mp
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤ → IsUnit (e.det v)
state_after: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
⊢ IsUnit (e.det v)

tactic: set v' := Basis.mk hli hspan.ge
state_before: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
⊢ IsUnit (e.det v)
state_after: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ IsUnit (e.det v)

tactic: rw [e.det_apply]
state_before: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ IsUnit (e.det v)
state_after: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ IsUnit (e.toMatrix v).det

tactic: convert LinearEquiv.isUnit_det (LinearEquiv.refl R M) v' e using 2
state_before: case mp.intro
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ IsUnit (e.toMatrix v).det
state_after: case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ e.toMatrix v = (toMatrix v' e) ↑(LinearEquiv.refl R M)

tactic: ext i j
state_before: case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
⊢ e.toMatrix v = (toMatrix v' e) ↑(LinearEquiv.refl R M)
state_after: case h.e'_3.h.e'_6.a
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
i j : ι
⊢ e.toMatrix v i j = (toMatrix v' e) (↑(LinearEquiv.refl R M)) i j

tactic: simp [v']
state_before: case h.e'_3.h.e'_6.a
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
hli : LinearIndependent R v
hspan : span R (Set.range v) = ⊤
v' : Basis ι R M := Basis.mk hli ⋯
i j : ι
⊢ e.toMatrix v i j = (toMatrix v' e) (↑(LinearEquiv.refl R M)) i j
state_after: no goals

tactic: intro h
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
⊢ IsUnit (e.det v) → LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤
state_after: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit (e.det v)
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤

tactic: rw [Basis.det_apply, Basis.toMatrix_eq_toMatrix_constr] at h
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit (e.det v)
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤
state_after: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤

tactic: set v' := Basis.map e (LinearEquiv.ofIsUnitDet h) with v'_def
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤
state_after: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤

tactic: have : ⇑v' = v := by
  ext i
  rw [v'_def, Basis.map_apply, LinearEquiv.ofIsUnitDet_apply, e.constr_basis]
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤
state_after: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
this : ⇑v' = v
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤

tactic: rw [← this]
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
this : ⇑v' = v
⊢ LinearIndependent R v ∧ span R (Set.range v) = ⊤
state_after: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
this : ⇑v' = v
⊢ LinearIndependent R ⇑v' ∧ span R (Set.range ⇑v') = ⊤

tactic: exact ⟨v'.linearIndependent, v'.span_eq⟩
state_before: case mpr
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
this : ⇑v' = v
⊢ LinearIndependent R ⇑v' ∧ span R (Set.range ⇑v') = ⊤
state_after: no goals

tactic: ext i
state_before: R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
⊢ ⇑v' = v
state_after: case h
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
i : ι
⊢ v' i = v i

tactic: rw [v'_def, Basis.map_apply, LinearEquiv.ofIsUnitDet_apply, e.constr_basis]
state_before: case h
R : Type u_1
inst✝⁶ : CommRing R
M : Type u_2
inst✝⁵ : AddCommGroup M
inst✝⁴ : Module R M
M' : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M'
inst✝² : Module R M'
ι : Type u_4
inst✝¹ : DecidableEq ι
inst✝ : Fintype ι
e : Basis ι R M
v : ι → M
h : IsUnit ((toMatrix e e) ((e.constr ℕ) v)).det
v' : Basis ι R M := e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
v'_def : v' = e.map (LinearEquiv.ofIsUnitDet h)
i : ι
⊢ v' i = v i
state_after: no goals