-- Mathlib/AlgebraicGeometry/EllipticCurve/IsomOfJ.lean
private lemma exists_variableChange_of_char_ne_two_or_three
    {p : ℕ} [CharP F p] (hchar2 : p ≠ 2) (hchar3 : p ≠ 3) (heq : E.j = E'.j) :
    ∃ C : VariableChange F, E.variableChange C = E'

Proof state:
case neg
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have ha₄' : E'.a₄ ≠ 0 := fun h ↦ by
  rw [h, zero_pow three_ne_zero, zero_mul, mul_eq_zero,
    pow_eq_zero_iff two_ne_zero, pow_eq_zero_iff three_ne_zero] at heq
  simpa [E'.coe_Δ', Δ_of_isShortNF, h, heq.resolve_left ha₄] using E'.Δ'.ne_zero

Result:
case neg
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this : NeZero 2
⊢ 4 ≠ 0

Tactic:
have := pow_ne_zero 2 hchar2

Result:
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝ : NeZero 2
this : 2 ^ 2 ≠ 0
⊢ 4 ≠ 0

Proof state:
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
⊢ E.a₄ ≠ 0 ∧ E'.a₄ ≠ 0

Tactic:
exact ⟨ha₄, ha₄'⟩

Result:
no goals

Proof state:
case h.a₃
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
hu0 : u ≠ 0
⊢ (E.variableChange { u := Units.mk0 u hu0, r := 0, s := 0, t := 0 }).a₃ = E'.a₃

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case h.a₆
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
hu0 : u ≠ 0
⊢ (E.a₆ + 0 * E.a₄ + 0 ^ 2 * 0 + 0 ^ 3 - 0 * 0 - 0 ^ 2 - 0 * 0 * 0) / (E.a₆ / E'.a₆) = E'.a₆

Tactic:
field_simp

Result:
no goals

Proof state:
case h.a₂
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ ≠ 0
ha₄' : E'.a₄ = 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
hu0 : u ≠ 0
⊢ (E.variableChange { u := Units.mk0 u hu0, r := 0, s := 0, t := 0 }).a₂ = E'.a₂

Tactic:
simp

Result:
no goals

Proof state:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have ha₄ := E.Δ'.ne_zero

Result:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄✝ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
ha₄ : ↑E.Δ' ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
case inr.intro
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝⁴ : NeZero 2
this✝³ : NeZero 4
this✝² : NeZero 6
this✝¹ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this✝ : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
this : ∀ (E : WeierstrassCurve F) [inst : E.IsElliptic], E.j = E'.j → E.IsShortNF → ∃ C, E.variableChange C = E'
h✝ : ¬E.IsShortNF
C : VariableChange F
hE : (E.variableChange C).IsShortNF
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
rw [← variableChange_j E C] at heq

Result:
case inr.intro
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝⁴ : NeZero 2
this✝³ : NeZero 4
this✝² : NeZero 6
this✝¹ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this✝ : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
this : ∀ (E : WeierstrassCurve F) [inst : E.IsElliptic], E.j = E'.j → E.IsShortNF → ∃ C, E.variableChange C = E'
h✝ : ¬E.IsShortNF
C : VariableChange F
heq : (E.variableChange C).j = E'.j
hE : (E.variableChange C).IsShortNF
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'