-- Mathlib/RingTheory/Localization/Submodule.lean
theorem mem_span_iff {N : Type*} [AddCommMonoid N] [Module R N] [Module S N] [IsScalarTower R S N]
    {x : N} {a : Set N} :
    x ∈ Submodule.span S a ↔ ∃ y ∈ Submodule.span R a, ∃ z : M, x = mk' S 1 z • y

Proof state:
case mpr.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
a : Set N
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
⊢ mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a

Tactic:
exact Submodule.smul_mem _ _ (Submodule.span_subset_span R S _ hy)

Result:
no goals

Proof state:
case mp.refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.e_a
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
x : N
a : Set N
h : x ∈ Submodule.span S a
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
hx✝ : mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a
y' : N
hy' : y' ∈ Submodule.span R a
z' : ↥M
hy✝ : mk' S 1 z' • y' ∈ Submodule.span S a
⊢ mk' S 1 z' • y' = (mk' S 1 (z * z') * (algebraMap R S) ↑z) • y'

Tactic:
rw [← mul_one (1 : R), mk'_mul, mul_right_comm, mk'_spec, map_one, mul_one, one_mul]

Result:
no goals

Proof state:
case mpr
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
x : N
a : Set N
⊢ (∃ y ∈ Submodule.span R a, ∃ z, x = mk' S 1 z • y) → x ∈ Submodule.span S a

Tactic:
rintro ⟨y, hy, z, rfl⟩

Result:
case mpr.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
a : Set N
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
⊢ mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a

Proof state:
case mp.refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
x : N
a : Set N
h : x ∈ Submodule.span S a
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
hx✝ : mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a
y' : N
hy' : y' ∈ Submodule.span R a
z' : ↥M
hy✝ : mk' S 1 z' • y' ∈ Submodule.span S a
⊢ mk' S 1 z • y + mk' S 1 z' • y' =
    (mk' S 1 (z * z') * (algebraMap R S) ↑z') • y + (mk' S 1 (z * z') * (algebraMap R S) ↑z) • y'

Tactic:
congr 1

Result:
case mp.refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.e_a
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
x : N
a : Set N
h : x ∈ Submodule.span S a
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
hx✝ : mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a
y' : N
hy' : y' ∈ Submodule.span R a
z' : ↥M
hy✝ : mk' S 1 z' • y' ∈ Submodule.span S a
⊢ mk' S 1 z • y = (mk' S 1 (z * z') * (algebraMap R S) ↑z') • y

case mp.refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.e_a
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommSemiring R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommSemiring S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : IsLocalization M S
N : Type u_3
inst✝³ : AddCommMonoid N
inst✝² : Module R N
inst✝¹ : Module S N
inst✝ : IsScalarTower R S N
x : N
a : Set N
h : x ∈ Submodule.span S a
y : N
hy : y ∈ Submodule.span R a
z : ↥M
hx✝ : mk' S 1 z • y ∈ Submodule.span S a
y' : N
hy' : y' ∈ Submodule.span R a
z' : ↥M
hy✝ : mk' S 1 z' • y' ∈ Submodule.span S a
⊢ mk' S 1 z' • y' = (mk' S 1 (z * z') * (algebraMap R S) ↑z) • y'