-- Mathlib/RingTheory/Localization/Integral.lean
theorem IsIntegral.exists_multiple_integral_of_isLocalization [Algebra Rₘ S] [IsScalarTower R Rₘ S]
    (x : S) (hx : IsIntegral Rₘ x) : ∃ m : M, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
case inr.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
have :=
  lifts_and_natDegree_eq_and_monic (IsLocalization.scaleRoots_commonDenom_mem_lifts M p ?_) ?_

Result:
case inr.intro.intro.refine_3
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
this :
  ∃ q,
    Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) q = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff)) ∧
      q.natDegree = (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))).natDegree ∧ q.Monic
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

case inr.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ p.leadingCoeff ∈ (algebraMap R Rₘ).range

case inr.intro.intro.refine_2
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))).Monic

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_3
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
this :
  ∃ q,
    Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) q = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff)) ∧
      q.natDegree = (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))).natDegree ∧ q.Monic
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
obtain ⟨p', hp'₁, -, hp'₂⟩ := this

Result:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ eval₂ (algebraMap R S) (commonDenom M p.support p.coeff • x) p' = 0

Tactic:
rw [IsScalarTower.algebraMap_eq R Rₘ S, ← Polynomial.eval₂_map, hp'₁, Submonoid.smul_def,
  Algebra.smul_def, IsScalarTower.algebraMap_apply R Rₘ S]

Result:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ eval₂ (algebraMap Rₘ S) ((algebraMap Rₘ S) ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff)) * x)
      (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))) =
    0