-- Mathlib/RingTheory/IsTensorProduct.lean
/-- If `N` is the base change of `M` to `S` and `O` the base change of `M` to `T`, then
`O` is the base change of `N` to `T`. -/
lemma IsBaseChange.of_comp {f : M →ₗ[R] N} (hf : IsBaseChange S f) {h : N →ₗ[S] O}
    (hc : IsBaseChange T ((h : N →ₗ[R] O) ∘ₗ f)) :
    IsBaseChange T h

Proof state:
case h
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
⊢ ∃! g', ↑S g' ∘ₗ h = r

Tactic:
let q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'

Result:
case h
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
⊢ ∃! g', ↑S g' ∘ₗ h = r

Proof state:
case h.refine_2
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
⊢ ∀ (y : O →ₗ[T] Q), (fun g' => ↑S g' ∘ₗ h = r) y → y = q

Tactic:
intro q' hq'

Result:
case h.refine_2
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
q' : O →ₗ[T] Q
hq' : ↑S q' ∘ₗ h = r
⊢ q' = q

Proof state:
case h.refine_1.e
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
⊢ ↑R (↑S q ∘ₗ h) ∘ₗ f = ↑R r ∘ₗ f

Tactic:
simp [r', q, LinearMap.comp_assoc, hc.lift_comp]

Result:
no goals

Proof state:
case h.refine_2.e
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
q' : O →ₗ[T] Q
hq' : ↑R (↑S q' ∘ₗ h) = ↑R r
⊢ ↑R q' ∘ₗ ↑R h ∘ₗ f = ↑R q ∘ₗ ↑R h ∘ₗ f

Tactic:
rw [← LinearMap.comp_assoc]

Result:
case h.refine_2.e
R : Type u_1
M : Type v₁
N : Type v₂
S : Type v₃
inst✝²³ : AddCommMonoid M
inst✝²² : AddCommMonoid N
inst✝²¹ : CommSemiring R
inst✝²⁰ : CommSemiring S
inst✝¹⁹ : Algebra R S
inst✝¹⁸ : Module R M
inst✝¹⁷ : Module R N
inst✝¹⁶ : Module S N
inst✝¹⁵ : IsScalarTower R S N
T : Type u_4
O : Type u_5
inst✝¹⁴ : CommSemiring T
inst✝¹³ : Algebra R T
inst✝¹² : Algebra S T
inst✝¹¹ : IsScalarTower R S T
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid O
inst✝⁹ : Module R O
inst✝⁸ : Module S O
inst✝⁷ : Module T O
inst✝⁶ : IsScalarTower S T O
inst✝⁵ : IsScalarTower R S O
inst✝⁴ : IsScalarTower R T O
f : M →ₗ[R] N
hf : IsBaseChange S f
h : N →ₗ[S] O
hc : IsBaseChange T (↑R h ∘ₗ f)
Q : Type (max v₂ u_5 u_4)
inst✝³ : AddCommMonoid Q
inst✝² : Module S Q
inst✝¹ : Module T Q
inst✝ : IsScalarTower S T Q
r : N →ₗ[S] Q
this✝¹ : Module R Q := inferInstanceAs (Module R (RestrictScalars R S Q))
this✝ : IsScalarTower R S Q
this : IsScalarTower R T Q
r' : M →ₗ[R] Q := ↑R r ∘ₗ f
q : O →ₗ[T] Q := hc.lift r'
q' : O →ₗ[T] Q
hq' : ↑R (↑S q' ∘ₗ h) = ↑R r
⊢ (↑R q' ∘ₗ ↑R h) ∘ₗ f = ↑R q ∘ₗ ↑R h ∘ₗ f