Theorem: FiniteDimensional.exists_of_finrank_lt (FltRegular/NumberTheory/Finrank.lean)

State before:
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N
Tactic:
obtain ⟨s, hs, hs'⟩ :=
  FiniteDimensional.exists_finset_card_eq_finrank_and_linearIndependent R (M ⧸ N)
State after:
case intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N

State before:
case intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N
Tactic:
obtain ⟨v, hv⟩ : s.Nonempty
State after:
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
⊢ s.Nonempty

case intro.intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M ⧸ N
hv : v ∈ s
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N

State before:
case intro.intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M ⧸ N
hv : v ∈ s
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N
Tactic:
obtain ⟨v, rfl⟩ := N.mkQ_surjective v
State after:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N

State before:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
⊢ ∃ m, ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • m ∉ N
Tactic:
use v
State after:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
⊢ ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • v ∉ N

State before:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
⊢ ∀ (r : R), r ≠ 0 → r • v ∉ N
Tactic:
intro r hr
State after:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
⊢ r • v ∉ N

State before:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
⊢ r • v ∉ N
Tactic:
have := linearIndependent_iff.mp hs' (Finsupp.single ⟨_, hv⟩ r)
State after:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
this :
  (Finsupp.total { x // x ∈ s } (M ⧸ N) R Subtype.val) (Finsupp.single ⟨N.mkQ v, hv⟩ r) = 0 →
    Finsupp.single ⟨N.mkQ v, hv⟩ r = 0
⊢ r • v ∉ N

State before:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
this :
  (Finsupp.total { x // x ∈ s } (M ⧸ N) R Subtype.val) (Finsupp.single ⟨N.mkQ v, hv⟩ r) = 0 →
    Finsupp.single ⟨N.mkQ v, hv⟩ r = 0
⊢ r • v ∉ N
Tactic:
rw [Finsupp.total_single, Finsupp.single_eq_zero, ← LinearMap.map_smul,
  Submodule.mkQ_apply, Submodule.Quotient.mk_eq_zero] at this
State after:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
this : r • v ∈ N → r = 0
⊢ r • v ∉ N

State before:
case h
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
v : M
hv : N.mkQ v ∈ s
r : R
hr : r ≠ 0
this : r • v ∈ N → r = 0
⊢ r • v ∉ N
Tactic:
exact mt this hr
State after:
no goals

State before:
R : Type u
M : Type v
inst✝⁶ : CommRing R
inst✝⁵ : Nontrivial R
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : Module.Finite R M
N✝ : Submodule R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : IsPrincipalIdealRing R
N : Submodule R M
h : finrank R ↥N < finrank R M
s : Finset (M ⧸ N)
hs : s.card = finrank R (M ⧸ N)
hs' : LinearIndependent R Subtype.val
⊢ s.Nonempty
Tactic:
rwa [Finset.nonempty_iff_ne_empty, ne_eq, ← Finset.card_eq_zero, hs,
  FiniteDimensional.finrank_quotient, tsub_eq_zero_iff_le, not_le]
State after:
no goals