Theorem: Submodule.submodule_eq_sSup_le_nonzero_spans
File: Mathlib/LinearAlgebra/Span.lean

tactic: let S := { T : Submodule R M | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m} }
state_before: R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
⊢ p = sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ p = sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

tactic: apply le_antisymm
state_before: R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ p = sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ p ≤ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}} ≤ p

tactic: intro m hm
state_before: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ p ≤ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

tactic: by_cases h : m = 0
state_before: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

case neg
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : ¬m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

tactic: rw [h]
state_before: case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ 0 ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}

tactic: simp
state_before: case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ 0 ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: no goals

tactic: exact @le_sSup _ _ S _ ⟨m, ⟨hm, ⟨h, rfl⟩⟩⟩ m (mem_span_singleton_self m)
state_before: case neg
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : ¬m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
state_after: no goals

tactic: rw [sSup_le_iff]
state_before: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ sSup {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}} ≤ p
state_after: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ ∀ b ∈ {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}, b ≤ p

tactic: rintro S ⟨_, ⟨_, ⟨_, rfl⟩⟩⟩
state_before: case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
⊢ ∀ b ∈ {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}, b ≤ p
state_after: case a.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
w✝ : M
left✝¹ : w✝ ∈ p
left✝ : w✝ ≠ 0
⊢ span R {w✝} ≤ p

tactic: rwa [span_singleton_le_iff_mem]
state_before: case a.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : FunLike F M M₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m ∈ p, m ≠ 0 ∧ T = span R {m}}
w✝ : M
left✝¹ : w✝ ∈ p
left✝ : w✝ ≠ 0
⊢ span R {w✝} ≤ p
state_after: no goals