awhecmu/canonical-drafter-extract-mathlib huggingface dataset:
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
n : ℕ
ih :
  Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
⊢ Eq (α := Q)
    ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) (n + 1) : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) (n + 1) : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
have h : Eq (α := Q)
  ((((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) : (a : Q) → Q)
      ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n : (a : L) → L) z)) :
    Q)
  ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
      ((HMul.hMul (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L)
            (HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n) :
          (a : L) → L)
        z) :
    L ⧸ E)
Tactic: rw [pow_succ', pow_succ', Module.End.mul_apply, ih]
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
n : ℕ
⊢ Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
have h : Eq (α := Q)
  ((HPow.hPow (α := End K Q) (β := ℕ) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) 0 : (a : Q) → Q) z' : Q)
  ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
      ((HPow.hPow (α := End K L) (β := ℕ) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) 0 : (a : L) → L) z) :
    L ⧸ E)
Tactic: induction n with
    | zero => simp only [z', pow_zero, Module.End.one_apply]
    | succ n ih => rw [pow_succ', pow_succ', Module.End.mul_apply, ih]; rfl
Cleared hypotheses: n
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
n : ℕ
h :
  Eq (α := Q)
    ((HPow.hPow (α := End K Q) (β := ℕ) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) 0 : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) (β := ℕ) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) 0 : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
⊢ Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
have h₁ : ∀ (n : ℕ)
  (ih :
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
          ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) n : (a : L) → L) z) :
        L ⧸ E)),
  Eq (α := Q)
    ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) (n + 1) : (a : Q) → Q) z' : Q)
    ((LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E)
        ((HPow.hPow (α := End K L) ((ad K L : (a : L) → End K L) (↑v : L) : End K L) (n + 1) : (a : L) → L) z) :
      L ⧸ E)
Tactic: induction n with
    | zero => simp only [z', pow_zero, Module.End.one_apply]
    | succ n ih => rw [pow_succ', pow_succ', Module.End.mul_apply, ih]; rfl
Cleared hypotheses: n
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (hypothesis)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
⊢ z' = 0
have hz' : ∃ (n : ℕ),
  Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    (0 : Q)
Tactic: have hz' : ∃ n : ℕ, (toEnd K U Q v ^ n) z' = 0 := by
    rw [mem_engel_iff] at hz
    obtain ⟨n, hn⟩ := hz
    use n
    apply_fun LieSubmodule.Quotient.mk' E at hn
    rw [map_zero] at hn
    rw [← hn]
    clear hn
    induction n with
    | zero => simp only [z', pow_zero, Module.End.one_apply]
    | succ n ih => rw [pow_succ', pow_succ', Module.End.mul_apply, ih]; rfl
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (hypothesis)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
hz' :
  ∃ (n : ℕ),
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q)
⊢ z' = 0
have _hn : let n :=
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz';
n =
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz'
Tactic: set n := Nat.find hz' with _hn
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (hypothesis)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
hz' :
  ∃ (n : ℕ),
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q)
n : ℕ :=
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz'
_hn :
  n =
    Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
      Eq (α := Q)
        ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q) (0 : Q))
      hz'
⊢ z' = 0
have hn : Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
  (0 : Q)
Tactic: have hn : (toEnd K U Q v ^ n) z' = 0 := Nat.find_spec hz'
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
hz' :
  ∃ (n : ℕ),
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q)
n : ℕ :=
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz'
_hn :
  n =
    Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
      Eq (α := Q)
        ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q) (0 : Q))
      hz'
hn :
  Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    (0 : Q)
⊢ n = 0 ∨ ∃ (k : ℕ), n = k + 1
have zero : Eq (α := ℕ) 0 0 ∨ ∃ (k : ℕ), 0 = k + 1
Tactic: cases n
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
hz' :
  ∃ (n : ℕ),
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q)
n : ℕ :=
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz'
_hn :
  n =
    Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
      Eq (α := Q)
        ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q) (0 : Q))
      hz'
hn :
  Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    (0 : Q)
zero : Eq (α := ℕ) 0 0 ∨ ∃ (k : ℕ), 0 = k + 1
⊢ n = 0 ∨ ∃ (k : ℕ), n = k + 1
have succ : ∀ (n : ℕ), n + 1 = 0 ∨ ∃ (k : ℕ), n + 1 = k + 1
Tactic: cases n
-- Lean 4 proof step from Mathlib.Algebra.Lie.CartanExists (goal)
Goal:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst : Field K
inst_1 : LieRing L
inst_2 : LieAlgebra K L
inst_3 : Module.Finite K L
hLK : (↑(finrank K L) : Cardinal.{u_1}) ≤ #K
U : LieSubalgebra K L
x : L
hxU : x ∈ U
y : L
hyU : y ∈ U
Ex : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ x_1 ∈ U, engel K x_1 = x} x) (engel K x) ⋯
Ey : (↑{x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} : Type u_2) :=
  Subtype.mk (p := fun (x : LieSubalgebra K L) ↦
    Membership.mem (γ := Set (LieSubalgebra K L)) {x : LieSubalgebra K L | ∃ y ∈ U, engel K y = x} x) (engel K y) ⋯
hUle : U ≤ (↑Ex : LieSubalgebra K L)
hmin : ∀ E ≤ Ex, Ex ≤ E
E : LieSubmodule K (↥U) L :=
  let __src : LieSubalgebra K L := engel K x;
  { toSubmodule := __src.toSubmodule, lie_mem := ⋯ }
hx₀ : x ≠ 0
Q : Type u_2 := L ⧸ E
r : ℕ := finrank.{u_1, u_2} K ↥E
hr : r < finrank K L
x' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) x hxU
y' : ↥U := Subtype.mk (p := fun (x : L) ↦ x ∈ U) y hyU
u : ↥U := y' - x'
χ : K[X][X] := lieCharpoly K (↥E) x' u
ψ : K[X][X] := lieCharpoly K Q x' u
i : ℕ
hi : i < r
hi0 : i ≠ 0
hψ : Ne (α := K[X]) ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ : K[X]) (0 : K[X])
s : Finset K
hs : r ≤ s.card
hsψ : ∀ α ∈ s, eval α ((constantCoeff : (a : K[X][X]) → K[X]) ψ) ≠ 0
α : K
hα : α ∈ s
v : ↥U := α • u + x'
z : L
hz : Membership.mem (γ := LieSubalgebra K L) (engel K (↑v : L)) z
z' : Q := (LieSubmodule.Quotient.mk' E : (a : L) → L ⧸ E) z
hz' :
  ∃ (n : ℕ),
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q)
n : ℕ :=
  Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
    Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
      (0 : Q))
    hz'
_hn :
  n =
    Nat.find (p := fun (n : ℕ) ↦
      Eq (α := Q)
        ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q) (0 : Q))
      hz'
hn :
  Eq (α := Q) ((HPow.hPow (α := End K Q) ((toEnd K (↥U) Q : (a : ↥U) → End K Q) v : End K Q) n : (a : Q) → Q) z' : Q)
    (0 : Q)
⊢ z' = 0
have inl : ∀ (hn₀ : n = 0), z' = 0
Tactic: obtain hn₀ | ⟨k, hk⟩ : n = 0 ∨ ∃ k, n = k + 1 := by cases n <;> simp