awhecmu/canonical-drafter-extract-mathlib huggingface dataset:
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
n : ℕ
hn :
  ∀ (w : A),
    ∀ a < n + 1,
      Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V)
        (Submodule.span R
          {x : V |
            ∃ i < n,
              (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                      (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                        Module.End R V)
                      i :
                    (a : V) → V)
                  v =
                x})
        ((T χ w : (a : V) → V)
            ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    a :
                  (a : V) → V)
                v :
              V) :
          V)
w : A
m : ℕ
hm_1 : m < n + 1 + 1
hm : m < n + 1
⊢ Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V)
    (Submodule.span R
      {x : V |
        ∃ i < n + 1,
          (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                  (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                    Module.End R V)
                  i :
                (a : V) → V)
              v =
            x})
    ((T χ w : (a : V) → V)
        ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                  Module.End R V)
                m :
              (a : V) → V)
            v :
          V) :
      V)

Tactic:
U'.mono (Nat.le_succ n) (hn w m hm)

Premises used: Set.Mem, setOf, Nat.le_succ, OrderHom.mono
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
n : ℕ
hn :
  ∀ (w : A),
    ∀ a < n + 1,
      Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V)
        (Submodule.span R
          {x : V |
            ∃ i < n,
              (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                      (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                        Module.End R V)
                      i :
                    (a : V) → V)
                  v =
                x})
        ((T χ w : (a : V) → V)
            ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    a :
                  (a : V) → V)
                v :
              V) :
          V)
w : A
m : ℕ
hm_1 : m < n + 1 + 1
hm : m < n + 1
⊢ Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V)
    (Submodule.span R
      {x : V |
        ∃ i < n + 1,
          (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                  (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                    Module.End R V)
                  i :
                (a : V) → V)
              v =
            x})
    ((T χ w : (a : V) → V)
        ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                  Module.End R V)
                m :
              (a : V) → V)
            v :
          V) :
      V)

Tactic:
exact U'.mono (Nat.le_succ n) (hn w m hm)

Premises used: Nat.le_succ, OrderHom.mono
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
n : ℕ
hn :
  ∀ (w : A),
    ∀ a < n + 1,
      Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V)
        (Submodule.span R
          {x : V |
            ∃ i < n,
              (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                      (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                        Module.End R V)
                      i :
                    (a : V) → V)
                  v =
                x})
        ((T χ w : (a : V) → V)
            ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    a :
                  (a : V) → V)
                v :
              V) :
          V)
w : A
hm : n + 1 < n + 1 + 1
⊢ ∀ (w : A),
    ⁅w,
        (HPow.hPow (α := Module.End R V)
              (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                Module.End R V)
              n :
            (a : V) → V)
          v⁆ =
      HAdd.hAdd (α := V)
        ((T χ w : (a : V) → V)
            ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    n :
                  (a : V) → V)
                v :
              V) :
          V)
        (HSMul.hSMul (β := V) (χ w)
          ((HPow.hPow (α := Module.End R V)
                  (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                    Module.End R V)
                  n :
                (a : V) → V)
              v :
            V))

Tactic:
simp
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
⊢ ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)

Tactic:
have T_apply_succ (w : A) (n : ℕ) :
      Submodule.map (T χ w) (U' (n + 1)) ≤ U' n := by
    simp only [OrderHom.coe_mk, U', Submodule.map_span, Submodule.span_le, Set.image_subset_iff]
    simp only [Set.subset_def, Set.mem_setOf_eq, Set.mem_preimage, SetLike.mem_coe,
      forall_exists_index, and_imp, forall_apply_eq_imp_iff₂]
    induction n generalizing w
    · simp only [zero_add, Nat.lt_one_iff, LinearMap.sub_apply, LieModule.toEnd_apply_apply,
        LinearMap.smul_apply, Module.End.one_apply, forall_eq, pow_zero, hv w, sub_self, zero_mem]
    · next n hn =>
      intro m hm
      obtain (hm | rfl) : m < n + 1 ∨ m = n + 1 := by lia
      · exact U'.mono (Nat.le_succ n) (hn w m hm)
      have H : ∀ w, ⁅w, (π z ^ n) v⁆ = (T χ w) ((π z ^ n) v) + χ w • ((π z ^ n) v) := by simp
      rw [T, LinearMap.sub_apply, pow_succ', Module.End.mul_apply, LieModule.toEnd_apply_apply,
        LieModule.toEnd_apply_apply, LinearMap.smul_apply, Module.End.one_apply, leibniz_lie,
        lie_swap_lie w z, H, H, lie_add, lie_smul, add_sub_assoc, add_sub_assoc, sub_self, add_zero]
      refine add_mem (neg_mem <| add_mem ?_ ?_) ?_
      · exact U'.mono n.le_succ (hn _ n n.lt_succ_self)
      · exact Submodule.smul_mem _ _ (Submodule.subset_span ⟨n, n.lt_succ_self, rfl⟩)
      · exact map_U'_le _ <| Submodule.mem_map_of_mem <| hn w n n.lt_succ_self
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
T_apply_succ :
  ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)
w : A
x : V
hx :
  Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    x
⊢ ⁅w, x⁆ = HAdd.hAdd (α := V) ((T χ w : (a : V) → V) x : V) (χ w • x)

Tactic:
simp
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
T_apply_succ :
  ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)
w : A
x : V
hx :
  Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    x
rw :
  Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    (HAdd.hAdd (α := V) ((T χ w : (a : V) → V) x : V) (χ w • x))
⊢ Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    ⁅w, x⁆

Tactic:
rw [show ⁅w, x⁆ = (T χ w) x + χ w • x by simp]
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
T_apply_succ :
  ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)
w : A
x : V
hx :
  Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    x
apply :
  Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k)
    ((T χ w : (a : V) → V) x : V)
⊢ Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    (HAdd.hAdd (α := V) ((T χ w : (a : V) → V) x : V) (χ w • x))

Tactic:
apply add_mem _ (Submodule.smul_mem _ _ hx)

Premises used: AddMemClass.add_mem, Submodule.smul_mem
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
T_apply_succ :
  ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)
w : A
x : V
hx :
  Membership.mem (γ := Set V)
    (AddSubsemigroup.carrier
      (AddSubmonoid.toAddSubsemigroup
        (Submodule.toAddSubmonoid.{u_1, u_4} (R := R) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k))))
    x
set :
  let U : Submodule R V := ⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k;
  ∀ (hx : x ∈ U.carrier), Membership.mem (α := V) U ((T χ w : (a : V) → V) x : V)
⊢ Membership.mem (α := V) (γ := Submodule R V) (⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k)
    ((T χ w : (a : V) → V) x : V)

Tactic:
set U := ⨆ k : ℕ, U' k
-- Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem
Goal:
R : Type u_1
L : Type u_2
A : Type u_3
V : Type u_4
inst : CommRing R
inst_1 : IsPrincipalIdealRing R
inst_2 : IsDomain R
inst_3 : CharZero R
inst_4 : LieRing L
inst_5 : LieAlgebra R L
inst_6 : LieRing A
inst_7 : LieAlgebra R A
inst_8 : Bracket L A
inst_9 : Bracket A L
inst_10 : AddCommGroup V
inst_11 : Module R V
inst_12 : Module.Free R V
inst_13 : Module.Finite R V
inst_14 : LieRingModule L V
inst_15 : LieModule R L V
inst_16 : LieRingModule A V
inst_17 : LieModule R A V
inst_18 : IsLieTower L A V
inst_19 : IsLieTower A L V
χ : A → R
z : L
v : V
hv : ∀ (x : A), ⁅x, v⁆ = χ x • v
a : A
hv' : v ≠ 0
U' : ℕ →o Submodule R V :=
  {
    toFun := fun (n : ℕ) ↦
      Submodule.span R
        {x : V |
          ∃ i < n,
            (HPow.hPow (α := Module.End R V)
                    (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z :
                      Module.End R V)
                    i :
                  (a : V) → V)
                v =
              x},
    monotone' := ⋯ }
map_U'_le :
  ∀ (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V)
      (Submodule.map (R := R) (M := V) (σ₁₂ := RingHom.id R)
        (((toEnd R L V : LieHom.{u_1, u_2, u_4} R L (Module.End R V)) : (a : L) → Module.End R V) z)
        ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1))
T_apply_succ :
  ∀ (w : A) (n : ℕ),
    LE.le.{u_4} (α := Submodule R V) (Submodule.map (T χ w) ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) (n + 1)))
      ((U' : (a : ℕ) → Submodule R V) n)
w : A
x : V
U : Submodule R V := ⨆ (k : ℕ), (U' : (a : ℕ) → Submodule R V) k
hx : x ∈ U.carrier
suffices : Submodule.map (T χ w) U ≤ U
⊢ Membership.mem (α := V) U ((T χ w : (a : V) → V) x : V)

Tactic:
suffices Submodule.map (T χ w) U ≤ U from this <| Submodule.mem_map_of_mem hx