-- Mathlib/RingTheory/Polynomial/Content.lean
theorem exists_primitive_lcm_of_isPrimitive {p q : R[X]} (hp : p.IsPrimitive) (hq : q.IsPrimitive) :
    ∃ r : R[X], r.IsPrimitive ∧ ∀ s : R[X], p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
⊢ False

Tactic:
have s0 : s ≠ 0 := by
  contrapose! rs
  simp [rs]

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
⊢ False

Proof state:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
⊢ s ≠ 0

Tactic:
contrapose! rs

Result:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
rs : s = 0
⊢ r ∣ s

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
⊢ False

Tactic:
rcases Nat.find_spec con with ⟨s, sdeg, ⟨ps, qs⟩, rs⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
⊢ False

Proof state:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
rs : s = 0
⊢ r ∣ s

Tactic:
simp [rs]

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
u : R[X]ˣ
hu : ↑u = (C r.leadingCoeff).primPart
⊢ s.primPart * ↑u = (C r.leadingCoeff * s).primPart

Tactic:
rw [primPart_mul (mul_ne_zero hC0 s0), hu, mul_comm]

Result:
no goals

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
⊢ False

Tactic:
have hcancel := natDegree_cancelLeads_lt_of_natDegree_le_natDegree hs (lt_of_not_ge sC)

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < s.natDegree
⊢ False

Proof state:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
⊢ ∃ r, r.IsPrimitive ∧ ∀ (s : R[X]), p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Tactic:
have h : ∃ (n : ℕ) (r : R[X]), r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r :=
  ⟨(p * q).natDegree, p * q, rfl, hp.mul hq, dvd_mul_right _ _, dvd_mul_left _ _⟩

Result:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
⊢ ∃ r, r.IsPrimitive ∧ ∀ (s : R[X]), p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Proof state:
case neg.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
u : R[X]ˣ
hu : ↑u = (C r.leadingCoeff).primPart
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
apply h.trans (Associated.symm ⟨u, _⟩).dvd

Result:
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
u : R[X]ˣ
hu : ↑u = (C r.leadingCoeff).primPart
⊢ s.primPart * ↑u = (C r.leadingCoeff * s).primPart