-- Mathlib/Algebra/Lie/Nilpotent.lean
theorem lieModule_lcs_map_le (k : ℕ) :
    (lowerCentralSeries R L M k : Submodule R M).map g ≤ lowerCentralSeries R L₂ M₂ k

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.hm
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n✝ : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
y : L₂
n : ↥(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
hn : ↑⁅y, n⁆ = g m
⊢ ↑n ∈ lowerCentralSeries R L₂ M₂ k

Tactic:
exact SetLike.coe_mem n

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.hx
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n✝ : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
y : L₂
n : ↥(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
hn : ↑⁅y, n⁆ = g m
⊢ y ∈ ⊤

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n✝ : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
y : L₂
n : ↥(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
hn : ↑⁅y, n⁆ = g m
⊢ ↑⁅y, n⁆ ∈ ⁅⊤, lowerCentralSeries R L₂ M₂ k⁆

Tactic:
apply LieSubmodule.lie_mem_lie

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.hx
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n✝ : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
y : L₂
n : ↥(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
hn : ↑⁅y, n⁆ = g m
⊢ y ∈ ⊤

case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.hm
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n✝ : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
y : L₂
n : ↥(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
hn : ↑⁅y, n⁆ = g m
⊢ ↑n ∈ lowerCentralSeries R L₂ M₂ k

Proof state:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
⊢ g m ∈ ↑↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ (k + 1))

Tactic:
simp only [lowerCentralSeries_succ, SetLike.mem_coe, LieSubmodule.mem_toSubmodule]

Result:
case succ.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
⊢ g m ∈ ⁅⊤, lowerCentralSeries R L₂ M₂ k⁆

Proof state:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
⊢ ∃ y n, ↑⁅y, n⁆ = g m

Tactic:
use f x, ⟨g m_n, ih (Submodule.mem_map_of_mem h₁)⟩

Result:
case h
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝¹¹ : CommRing R
inst✝¹⁰ : LieRing L
inst✝⁹ : LieAlgebra R L
inst✝⁸ : AddCommGroup M
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : LieRingModule L M
inst✝⁵ : LieModule R L M
L₂ : Type u_1
M₂ : Type u_2
inst✝⁴ : LieRing L₂
inst✝³ : LieAlgebra R L₂
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R M₂
inst✝ : LieRingModule L₂ M₂
f : L →ₗ⁅R⁆ L₂
g : M →ₗ[R] M₂
hfg : ∀ (x : L) (m : M), ⁅f x, g m⁆ = g ⁅x, m⁆
k : ℕ
ih : Submodule.map g ↑(lowerCentralSeries R L M k) ≤ ↑(lowerCentralSeries R L₂ M₂ k)
m : M
x : L
n : x ∈ ⊤
m_n : M
h₁ : m_n ∈ lowerCentralSeries R L M k
h₂ : ⁅x, m_n⁆ = m
⊢ ↑⁅f x, ⟨g m_n, ⋯⟩⁆ = g m