-- Mathlib/RingTheory/PowerBasis.lean
theorem constr_pow_aeval (pb : PowerBasis A S) {y : S'} (hy : aeval y (minpoly A pb.gen) = 0)
    (f : A[X]) : pb.basis.constr A (fun i => y ^ (i : ℕ)) (aeval pb.gen f) = aeval y f

Proof state:
case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Tactic:
have : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim := by
  rw [← pb.natDegree_minpoly]
  apply natDegree_lt_natDegree hf
  exact degree_modByMonic_lt _ (minpoly.monic pb.isIntegral_gen)

Result:
case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
this : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Proof state:
case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
this : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Tactic:
rw [aeval_eq_sum_range' this, aeval_eq_sum_range' this, map_sum]

Result:
case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
this : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim
⊢ ∑ x ∈ Finset.range pb.dim, ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((f %ₘ minpoly A pb.gen).coeff x • pb.gen ^ x) =
    ∑ i ∈ Finset.range pb.dim, (f %ₘ minpoly A pb.gen).coeff i • y ^ i

Proof state:
case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
this : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim
i : ℕ
hi : i < pb.dim
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).coeff i • ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) (pb.gen ^ i) =
    (f %ₘ minpoly A pb.gen).coeff i • y ^ i

Tactic:
congr

Result:
case neg.e_a
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
this : (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim
i : ℕ
hi : i < pb.dim
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) (pb.gen ^ i) = y ^ i

Proof state:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < (minpoly A pb.gen).natDegree

Tactic:
apply natDegree_lt_natDegree hf

Result:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).degree < (minpoly A pb.gen).degree

Proof state:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) f) = (aeval y) f

Tactic:
cases subsingleton_or_nontrivial A

Result:
case inl
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Subsingleton A
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) f) = (aeval y) f

case inr
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) f) = (aeval y) f

Proof state:
case pos
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Tactic:
simp only [hf, map_zero]

Result:
no goals

Proof state:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < pb.dim

Tactic:
rw [← pb.natDegree_minpoly]

Result:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).natDegree < (minpoly A pb.gen).natDegree

Proof state:
case inr
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Tactic:
by_cases hf : f %ₘ minpoly A pb.gen = 0

Result:
case pos
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

case neg
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ ((pb.basis.constr A) fun i => y ^ ↑i) ((aeval pb.gen) (f %ₘ minpoly A pb.gen)) = (aeval y) (f %ₘ minpoly A pb.gen)

Proof state:
S : Type u_2
inst✝⁴ : Ring S
A : Type u_4
inst✝³ : CommRing A
inst✝² : Algebra A S
S' : Type u_7
inst✝¹ : Ring S'
inst✝ : Algebra A S'
pb : PowerBasis A S
y : S'
hy : (aeval y) (minpoly A pb.gen) = 0
f : A[X]
h✝ : Nontrivial A
hf : ¬f %ₘ minpoly A pb.gen = 0
⊢ (f %ₘ minpoly A pb.gen).degree < (minpoly A pb.gen).degree

Tactic:
exact degree_modByMonic_lt _ (minpoly.monic pb.isIntegral_gen)

Result:
no goals