-- Mathlib/RingTheory/GradedAlgebra/Homogeneous/Ideal.lean
theorem Ideal.homogeneous_span (s : Set A) (h : ∀ x ∈ s, SetLike.IsHomogeneousElem 𝒜 x) :
    (Ideal.span s).IsHomogeneous 𝒜

Proof state:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : { x // x ∈ s✝ }
hz1 : z ∈ s.support
⊢ ↑(((decompose 𝒜) (s z • ↑z)) i) ∈ span s✝

Tactic:
rw [smul_eq_mul]

Result:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : { x // x ∈ s✝ }
hz1 : z ∈ s.support
⊢ ↑(((decompose 𝒜) (s z * ↑z)) i) ∈ span s✝

Proof state:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
⊢ IsHomogeneous 𝒜 (span s)

Tactic:
rintro i r hr

Result:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : r ∈ span s
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Proof state:
case intro.refine_2
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : { x // x ∈ s✝ }
hz1 : z ∈ s.support
⊢ ↑z ∈ span s✝

Tactic:
exact Ideal.subset_span z.2

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : r ∈ span s
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Tactic:
rw [Ideal.span, Finsupp.span_eq_range_linearCombination] at hr

Result:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : r ∈ LinearMap.range (Finsupp.linearCombination A Subtype.val)
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Proof state:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ↑(((decompose 𝒜) ((Finsupp.linearCombination A Subtype.val) s)) i) ∈ span s✝

Tactic:
rw [Finsupp.linearCombination_apply, Finsupp.sum, decompose_sum, DFinsupp.finset_sum_apply,
  AddSubmonoidClass.coe_finset_sum]

Result:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ∑ i_1 ∈ s.support, ↑(((decompose 𝒜) (s i_1 • ↑i_1)) i) ∈ span s✝

Proof state:
case intro.refine_1.mk
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : A
hz2 : z ∈ s✝
hz1 : ⟨z, hz2⟩ ∈ s.support
⊢ IsHomogeneousElem 𝒜 ↑⟨z, hz2⟩

Tactic:
apply h _ hz2

Result:
no goals

Proof state:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : ∃ y, (Finsupp.linearCombination A Subtype.val) y = r
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Tactic:
obtain ⟨s, rfl⟩ := hr

Result:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ↑(((decompose 𝒜) ((Finsupp.linearCombination A Subtype.val) s)) i) ∈ span s✝

Proof state:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ∑ i_1 ∈ s.support, ↑(((decompose 𝒜) (s i_1 • ↑i_1)) i) ∈ span s✝

Tactic:
refine Ideal.sum_mem _ ?_

Result:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ∀ c ∈ s.support, ↑(((decompose 𝒜) (s c • ↑c)) i) ∈ span s✝

Proof state:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
⊢ ∀ c ∈ s.support, ↑(((decompose 𝒜) (s c • ↑c)) i) ∈ span s✝

Tactic:
rintro z hz1

Result:
case intro
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : { x // x ∈ s✝ }
hz1 : z ∈ s.support
⊢ ↑(((decompose 𝒜) (s z • ↑z)) i) ∈ span s✝

Proof state:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : r ∈ LinearMap.range (Finsupp.linearCombination A Subtype.val)
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Tactic:
rw [LinearMap.mem_range] at hr

Result:
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s : Set A
h : ∀ x ∈ s, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
r : A
hr : ∃ y, (Finsupp.linearCombination A Subtype.val) y = r
⊢ ↑(((decompose 𝒜) r) i) ∈ span s

Proof state:
case intro.refine_1
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : { x // x ∈ s✝ }
hz1 : z ∈ s.support
⊢ IsHomogeneousElem 𝒜 ↑z

Tactic:
rcases z with ⟨z, hz2⟩

Result:
case intro.refine_1.mk
ι : Type u_1
σ : Type u_2
A : Type u_3
inst✝⁵ : Semiring A
inst✝⁴ : SetLike σ A
inst✝³ : AddSubmonoidClass σ A
𝒜 : ι → σ
inst✝² : DecidableEq ι
inst✝¹ : AddMonoid ι
inst✝ : GradedRing 𝒜
s✝ : Set A
h : ∀ x ∈ s✝, IsHomogeneousElem 𝒜 x
i : ι
s : { x // x ∈ s✝ } →₀ A
z : A
hz2 : z ∈ s✝
hz1 : ⟨z, hz2⟩ ∈ s.support
⊢ IsHomogeneousElem 𝒜 ↑⟨z, hz2⟩