-- Mathlib/LinearAlgebra/FiniteDimensional.lean
theorem injective_iff_surjective_of_finrank_eq_finrank [FiniteDimensional K V]
    [FiniteDimensional K V₂] (H : finrank K V = finrank K V₂) {f : V →ₗ[K] V₂} :
    Function.Injective f ↔ Function.Surjective f

Proof state:
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
⊢ ker f = ⊥ ↔ range f = ⊤

Tactic:
refine ⟨fun h => ?_, fun h => ?_⟩

Result:
case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
h : ker f = ⊥
⊢ range f = ⊤

case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
h : range f = ⊤
⊢ ker f = ⊥

Proof state:
case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
h : range f = ⊤
⊢ ker f = ⊥

Tactic:
rw [h, finrank_top, H] at this

Result:
case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K V₂ + finrank K ↥(ker f) = finrank K V₂
h : range f = ⊤
⊢ ker f = ⊥

Proof state:
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
⊢ Injective ⇑f ↔ Surjective ⇑f

Tactic:
have := finrank_range_add_finrank_ker f

Result:
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
⊢ Injective ⇑f ↔ Surjective ⇑f

Proof state:
case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) = finrank K V₂
h : ker f = ⊥
⊢ range f = ⊤

Tactic:
exact eq_top_of_finrank_eq this

Result:
no goals

Proof state:
case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
h : ker f = ⊥
⊢ range f = ⊤

Tactic:
rw [h, finrank_bot, add_zero, H] at this

Result:
case refine_1
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) = finrank K V₂
h : ker f = ⊥
⊢ range f = ⊤

Proof state:
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
⊢ Injective ⇑f ↔ Surjective ⇑f

Tactic:
rw [← ker_eq_bot, ← range_eq_top]

Result:
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K ↥(range f) + finrank K ↥(ker f) = finrank K V
⊢ ker f = ⊥ ↔ range f = ⊤

Proof state:
case refine_2
K : Type u
V : Type v
inst✝⁶ : DivisionRing K
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module K V
V₂ : Type v'
inst✝³ : AddCommGroup V₂
inst✝² : Module K V₂
inst✝¹ : FiniteDimensional K V
inst✝ : FiniteDimensional K V₂
H : finrank K V = finrank K V₂
f : V →ₗ[K] V₂
this : finrank K V₂ + finrank K ↥(ker f) = finrank K V₂
h : range f = ⊤
⊢ ker f = ⊥

Tactic:
exact Submodule.finrank_eq_zero.1 (add_right_injective _ this)

Result:
no goals