-- Mathlib/FieldTheory/ChevalleyWarning.lean
theorem char_dvd_card_solutions_of_sum_lt {s : Finset ι} {f : ι → MvPolynomial σ K}
    (h : (∑ i ∈ s, (f i).totalDegree) < Fintype.card σ) :
    p ∣ Fintype.card { x : σ → K // ∀ i ∈ s, eval x (f i) = 0 }

Proof state:
case neg
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
hx : x ∉ S
⊢ ∏ x_1 ∈ s, (1 - (eval x) (f x_1) ^ (q - 1)) = 0

Tactic:
obtain ⟨i, hi, hx⟩ : ∃ i ∈ s, eval x (f i) ≠ 0 := by
  simpa [hS, not_forall, Classical.not_imp] using hx

Result:
case neg.intro.intro
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
hx✝ : x ∉ S
i : ι
hi : i ∈ s
hx : (eval x) (f i) ≠ 0
⊢ ∏ x_1 ∈ s, (1 - (eval x) (f x_1) ^ (q - 1)) = 0

Proof state:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
hF : ∀ (x : σ → K), (eval x) F = if x ∈ S then 1 else 0
key : ∑ x : σ → K, (eval x) F = ↑(Fintype.card { x // ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0 })
⊢ (q - 1) * ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < (q - 1) * Fintype.card σ

Tactic:
rwa [mul_lt_mul_left hq]

Result:
no goals

Proof state:
case neg.intro.intro
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
hx✝ : x ∉ S
i : ι
hi : i ∈ s
hx : (eval x) (f i) ≠ 0
⊢ ∏ x_1 ∈ s, (1 - (eval x) (f x_1) ^ (q - 1)) = 0

Tactic:
apply Finset.prod_eq_zero hi

Result:
case neg.intro.intro
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
hx✝ : x ∉ S
i : ι
hi : i ∈ s
hx : (eval x) (f i) ≠ 0
⊢ 1 - (eval x) (f i) ^ (q - 1) = 0

Proof state:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
⊢ ∏ i ∈ s, (eval x) (1 - f i ^ (q - 1)) = if x ∈ S then 1 else 0

Tactic:
simp only [(eval x).map_sub, (eval x).map_pow, (eval x).map_one]

Result:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
⊢ ∏ x_1 ∈ s, (1 - (eval x) (f x_1) ^ (q - 1)) = if x ∈ S then 1 else 0

Proof state:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
⊢ p ∣ Fintype.card { x // ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0 }

Tactic:
have hq : 0 < q - 1 := by rw [← Fintype.card_units, Fintype.card_pos_iff]; exact ⟨1⟩

Result:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
⊢ p ∣ Fintype.card { x // ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0 }

Proof state:
case pos.h
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
hx : ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ 1 - (eval x) (f i) ^ (q - 1) = 1

Tactic:
rw [hx i hi, zero_pow hq.ne', sub_zero]

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
hF : ∀ (x : σ → K), (eval x) F = if x ∈ S then 1 else 0
⊢ ∑ x : σ → K, (eval x) F = ↑(Fintype.card { x // ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0 })

Tactic:
rw [Fintype.card_of_subtype S hS, card_eq_sum_ones, Nat.cast_sum, Nat.cast_one, ←
  Fintype.sum_extend_by_zero S, sum_congr rfl fun x _ => hF x]

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
⊢ ∀ (x : σ → K), (eval x) F = if x ∈ S then 1 else 0

Tactic:
intro x

Result:
K : Type u_1
σ : Type u_2
ι : Type u_3
inst✝⁵ : Fintype K
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Fintype σ
inst✝² : DecidableEq σ
inst✝¹ : DecidableEq K
p : ℕ
inst✝ : CharP K p
s : Finset ι
f : ι → MvPolynomial σ K
h : ∑ i ∈ s, (f i).totalDegree < Fintype.card σ
hq : 0 < q - 1
S : Finset (σ → K) := filter (fun x => ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0) univ
hS : ∀ (x : σ → K), x ∈ S ↔ ∀ i ∈ s, (eval x) (f i) = 0
F : MvPolynomial σ K := ∏ i ∈ s, (1 - f i ^ (q - 1))
x : σ → K
⊢ (eval x) F = if x ∈ S then 1 else 0