-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.Weights.Killing (goal)
Goal:
K : Type u_2
L : Type u_3
inst : LieRing L
inst_1 : Field K
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst_4 : H.IsCartanSubalgebra
inst_5 : IsKilling K L
inst_6 : IsTriangularizable K (↥H) L
inst_7 : CharZero K
α : Weight K (↥H) L
hα : α.IsNonZero
h e f : L
t : IsSl2Triple h e f
hte : e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K)
htf : f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))
x : L
pf : LieRing.IsNilpotent.{u_3} ↥H
pf_1 : LieModule K (↥H) L
pf_2 :
  ∃ (h : L) (e : L) (f : L),
    IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))
he :
  ∃ (e : L) (f : L),
    IsSl2Triple
        (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
          ∃ (e : L) (f : L),
            IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
          pf_2)
        e f ∧
      e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))
hf :
  ∃ (f : L),
    IsSl2Triple
        (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
          ∃ (e : L) (f : L),
            IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
          pf_2)
        (Classical.choose (p := fun (e : L) ↦
          ∃ (f : L),
            IsSl2Triple
                (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
                  ∃ (e : L) (f : L),
                    IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
                  pf_2)
                e f ∧
              e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
          he)
        f ∧
      Classical.choose (p := fun (e : L) ↦
            ∃ (f : L),
              IsSl2Triple
                  (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
                    ∃ (e : L) (f : L),
                      IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
                    pf_2)
                  e f ∧
                e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
            he ∈
          rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧
        f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))
ce : K
hce :
  he.choose (p := fun (e : L) ↦
      ∃ (f : L),
        IsSl2Triple
            (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
              ∃ (e : L) (f : L),
                IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
              pf_2)
            e f ∧
          e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))) =
    ce • e
cf : K
hcf :
  hf.choose (p := fun (f : L) ↦
      IsSl2Triple
          (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
            ∃ (e : L) (f : L),
              IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
            pf_2)
          (Classical.choose (p := fun (e : L) ↦
            ∃ (f : L),
              IsSl2Triple
                  (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
                    ∃ (e : L) (f : L),
                      IsSl2Triple h e f ∧ e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
                    pf_2)
                  e f ∧
                e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
            he)
          f ∧
        Classical.choose (p := fun (e : L) ↦
              ∃ (f : L),
                IsSl2Triple
                    (Classical.choose (p := fun (h : L) ↦
                      ∃ (e : L) (f : L),
                        IsSl2Triple h e f ∧
                          e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
                      pf_2)
                    e f ∧
                  e ∈ rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧ f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K)))
              he ∈
            rootSpace H (⇑α : (a : ↥H) → K) ∧
          f ∈ rootSpace H (-(⇑α : (a : ↥H) → K))) =
    cf • f
hce₀ : ce ≠ 0
hcf₀ : cf ≠ 0
refine_1 :
  (∃ (c₁ : K) (c₂ : K) (c₃ : K), x = c₁ • ce • e + c₂ • cf • f + c₃ • ⁅ce • e, cf • f⁆) →
    ∀ (c₁ c₂ c₃ : K) (hx : x = c₁ • ce • e + c₂ • cf • f + c₃ • ⁅ce • e, cf • f⁆),
      x = (c₁ * ce) • e + (c₂ * cf) • f + (c₃ * cf * ce) • ⁅e, f⁆
⊢ (∃ (c₁ : K) (c₂ : K) (c₃ : K), x = c₁ • ce • e + c₂ • cf • f + c₃ • ⁅ce • e, cf • f⁆) ↔
    ∃ (c₁ : K) (c₂ : K) (c₃ : K), x = c₁ • e + c₂ • f + c₃ • ⁅e, f⁆
have refine_2 : (∃ (c₁ : K) (c₂ : K) (c₃ : K), x = c₁ • e + c₂ • f + c₃ • ⁅e, f⁆) →
  ∀ (c₁ c₂ c₃ : K) (hx : x = c₁ • e + c₂ • f + c₃ • ⁅e, f⁆),
    x = (c₁ * ce⁻¹) • ce • e + (c₂ * cf⁻¹) • cf • f + (c₃ * ce⁻¹ * cf⁻¹) • ⁅ce • e, cf • f⁆
Tactic: refine ⟨fun ⟨c₁, c₂, c₃, hx⟩ ↦ ⟨c₁ * ce, c₂ * cf, c₃ * cf * ce, ?_⟩,
    fun ⟨c₁, c₂, c₃, hx⟩ ↦ ⟨c₁ * ce⁻¹, c₂ * cf⁻¹, c₃ * ce⁻¹ * cf⁻¹, ?_⟩⟩