-- Module: Mathlib.RingTheory.Smooth.IntegralClosure
Goal:
R : Type u_1
S : Type u_2
B : Type u_3
inst : CommRing R
inst_1 : CommRing S
inst_2 : Algebra R S
inst_3 : CommRing B
inst_4 : Algebra R B
inst_5 : Algebra.IsStandardEtale R S
𝓟 : StandardEtalePresentation R S
n : ℕ
𝓟' : StandardEtalePresentation B (B ⊗[R] S) := 𝓟.baseChange
e : B ⊗[R] S ≃ₐ[B]
  Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
    ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f) :=
  𝓟'.equivRing.trans 𝓟'.equivAwayAdjoinRoot
a : AdjoinRoot 𝓟'.f
m : ℕ
hx_1 :
  IsIntegral S (A := S ⊗[R] B)
    ((Algebra.TensorProduct.comm R B S : (a : B ⊗[R] S) → S ⊗[R] B)
      ((e.symm : (a : Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g)) → B ⊗[R] S)
        (IsLocalization.mk'
          (Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
            ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
          a
          (Subtype.mk (p := fun (x : AdjoinRoot 𝓟'.f) ↦
            Membership.mem (γ := Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
              (Submonoid.powers ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g) :
                Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
              x)
            ((fun (x : ℕ) ↦
                HPow.hPow (α := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                  ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f) x)
              m)
            ⋯))))
hx :
  ∀ (m_1 : ℕ),
    IsIntegral R
      (HSMul.hSMul (β := S ⊗[R] B) (HPow.hPow (α := S) ((aeval 𝓟.x : (a : R[X]) → S) 𝓟.g : S) (n + m_1))
        ((Algebra.TensorProduct.comm R B S : (a : B ⊗[R] S) → S ⊗[R] B)
          ((e.symm : (a : Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g)) → B ⊗[R] S)
            (IsLocalization.mk'
              (Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
              a
              (Subtype.mk (p := fun (x : AdjoinRoot 𝓟'.f) ↦
                Membership.mem (γ := Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
                  (Submonoid.powers ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g) :
                    Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
                  x)
                ((fun (x : ℕ) ↦
                    HPow.hPow (α := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                      ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f) x)
                  m)
                ⋯)))))
hfg : IsIntegral R (A := AdjoinRoot 𝓟'.f) ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f)
heg :
  ∀ (g : R[X]),
    Eq.{u_3 + 1} (α :=
      Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
        ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
      ((e : (a : B ⊗[R] S) → Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g))
          (1 ⊗ₜ[R] (aeval 𝓟.x : (a : R[X]) → S) g) :
        Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
          ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
      ((algebraMap (AdjoinRoot 𝓟'.f)
              (Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f)) :
            (a : AdjoinRoot 𝓟'.f) → Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g))
          ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) (Polynomial.map (algebraMap R B) g)) :
        Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
          ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
obtain :
  ∀ (k : ℕ)
    (hk :
      IsIntegral R
        (HPow.hPow (α := AdjoinRoot 𝓟'.f) ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f)
            k *
          a)),
    Membership.mem (γ := Subalgebra S (S ⊗[R] B))
      (Algebra.adjoin S (↑(Subalgebra.map Algebra.TensorProduct.includeRight (integralClosure R B)) : Set (S ⊗[R] B)))
      ((Algebra.TensorProduct.comm R B S : (a : B ⊗[R] S) → S ⊗[R] B)
        ((e.symm : (a : Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g)) → B ⊗[R] S)
          (IsLocalization.mk'
            (Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
              ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
            a
            (Subtype.mk (p := fun (x : AdjoinRoot 𝓟'.f) ↦
              Membership.mem (γ := Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
                (Submonoid.powers ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g) :
                  Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
                x)
              ((fun (x : ℕ) ↦
                  HPow.hPow (α := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                    ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f) x)
                m)
              ⋯))))
⊢ Membership.mem (γ := Subalgebra S (S ⊗[R] B))
    (Algebra.adjoin S (↑(Subalgebra.map Algebra.TensorProduct.includeRight (integralClosure R B)) : Set (S ⊗[R] B)))
    ((Algebra.TensorProduct.comm R B S : (a : B ⊗[R] S) → S ⊗[R] B)
      ((e.symm : (a : Localization.Away ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g)) → B ⊗[R] S)
        (IsLocalization.mk'
          (Localization.Away (M := AdjoinRoot 𝓟'.f)
            ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f))
          a
          (Subtype.mk (p := fun (x : AdjoinRoot 𝓟'.f) ↦
            Membership.mem (γ := Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
              (Submonoid.powers ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g) :
                Submonoid (AdjoinRoot 𝓟'.f))
              x)
            ((fun (x : ℕ) ↦
                HPow.hPow (α := AdjoinRoot 𝓟'.f)
                  ((AdjoinRoot.mk 𝓟'.f : (a : B[X]) → AdjoinRoot 𝓟'.f) 𝓟'.g : AdjoinRoot 𝓟'.f) x)
              m)
            ⋯))))

Tactic:
obtain ⟨k, hk⟩ : ∃ k, IsIntegral R (AdjoinRoot.mk 𝓟'.f 𝓟'.g ^ k * a) := by
    have H : ∀ k, e (1 ⊗ₜ (aeval 𝓟.x 𝓟.g ^ k)) = algebraMap _ _ (AdjoinRoot.mk 𝓟'.f 𝓟'.g ^ k) := by
      intro k; convert! congr($(heg 𝓟.g) ^ k) <;>
        simp [← map_pow, 𝓟', StandardEtalePresentation.baseChange]
    have := ((hx m).map (Algebra.TensorProduct.comm _ _ _).symm).map e
    simp only [Algebra.smul_def, Algebra.TensorProduct.algebraMap_apply, Algebra.algebraMap_self,
      RingHom.id_apply, map_mul, Algebra.TensorProduct.comm_symm_tmul, AlgEquiv.symm_apply_apply,
      AlgEquiv.apply_symm_apply] at this
    rw [H, pow_add, map_mul, mul_assoc, IsLocalization.mk'_spec'_mk, ← map_mul] at this
    obtain ⟨k, hk⟩ := IsLocalization.Away.exists_isIntegral_mul_of_isIntegral_algebraMap hfg this
    refine ⟨k + n, by convert! hk using 1; ring_nf⟩