-- Mathlib/Algebra/Lie/Weights/Cartan.lean
theorem lie_mem_genWeightSpace_of_mem_genWeightSpace {χ₁ χ₂ : H → R} {x : L} {m : M}
    (hx : x ∈ rootSpace H χ₁) (hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂) :
    ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpace M (χ₁ + χ₂)

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
hm : m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y

Tactic:
exact lie_mem_maxGenEigenspace_toEnd hx hm

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : ∀ (i : ↥H), x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ i) i
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y

Tactic:
exact hx y

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y

Tactic:
replace hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y := by
  rw [rootSpace, genWeightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hx; exact hx y

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y

Tactic:
rw [rootSpace, genWeightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hx

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : ∀ (i : ↥H), x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ i) i
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : ∀ (i : ↥H), m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ i) i
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y

Tactic:
exact hm y

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y

Tactic:
rw [genWeightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hm

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : ∀ (i : ↥H), m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ i) i
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y

Tactic:
replace hm : m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y := by
  rw [genWeightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hm; exact hm y

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
y : ↥H
hx : x ∈ genWeightSpaceOf L (χ₁ y) y
hm : m ∈ genWeightSpaceOf M (χ₂ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpace M (χ₁ + χ₂)

Tactic:
rw [genWeightSpace, LieSubmodule.mem_iInf]

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
⊢ ∀ (i : ↥H), ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) i) i

Proof state:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
⊢ ∀ (i : ↥H), ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) i) i

Tactic:
intro y

Result:
R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : LieRing.IsNilpotent ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ genWeightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ genWeightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y