-- Mathlib/LinearAlgebra/LinearPMap.lean
theorem existsUnique_from_graph {g : Submodule R (E × F)}
    (hg : ∀ {x : E × F} (_hx : x ∈ g) (_hx' : x.fst = 0), x.snd = 0) {a : E}
    (ha : a ∈ g.map (LinearMap.fst R E F)) : ∃! b : F, (a, b) ∈ g

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
hy : (0, y₁ - y₂) ∈ g
⊢ (0, y₁ - y₂).1 = 0

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
⊢ y₁ = y₂

Tactic:
have hy : ((0 : E), y₁ - y₂) ∈ g := by
  convert g.sub_mem hy₁ hy₂
  exact (sub_self _).symm

Result:
case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
hy : (0, y₁ - y₂) ∈ g
⊢ y₁ = y₂

Proof state:
case h.e'_5.h.e'_3
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
⊢ 0 = ((a, y₁) - (a, y₂)).1

Tactic:
exact (sub_self _).symm

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
⊢ (0, y₁ - y₂) ∈ g

Tactic:
convert g.sub_mem hy₁ hy₂

Result:
case h.e'_5.h.e'_3
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
⊢ 0 = ((a, y₁) - (a, y₂)).1

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ ∃! b, (a, b) ∈ g

Tactic:
refine existsUnique_of_exists_of_unique ?_ ?_

Result:
case refine_1
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ ∃ x, (a, x) ∈ g

case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ ∀ (y₁ y₂ : F), (a, y₁) ∈ g → (a, y₂) ∈ g → y₁ = y₂

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
hy : (0, y₁ - y₂) ∈ g
⊢ y₁ = y₂

Tactic:
exact sub_eq_zero.mp (hg hy (by simp))

Result:
no goals

Proof state:
case refine_1
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ ∃ x, (a, x) ∈ g

Tactic:
convert ha

Result:
case a
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ (∃ x, (a, x) ∈ g) ↔ a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ ∀ (y₁ y₂ : F), (a, y₁) ∈ g → (a, y₂) ∈ g → y₁ = y₂

Tactic:
intro y₁ y₂ hy₁ hy₂

Result:
case refine_2
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
y₁ y₂ : F
hy₁ : (a, y₁) ∈ g
hy₂ : (a, y₂) ∈ g
⊢ y₁ = y₂

Proof state:
case a
R : Type u_1
inst✝⁴ : Ring R
E : Type u_2
inst✝³ : AddCommGroup E
inst✝² : Module R E
F : Type u_3
inst✝¹ : AddCommGroup F
inst✝ : Module R F
g : Submodule R (E × F)
hg : ∀ {x : E × F}, x ∈ g → x.1 = 0 → x.2 = 0
a : E
ha : a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g
⊢ (∃ x, (a, x) ∈ g) ↔ a ∈ map (LinearMap.fst R E F) g

Tactic:
simp

Result:
no goals