-- Mathlib/LinearAlgebra/Dimension/ErdosKaplansky.lean
theorem max_aleph0_card_le_rank_fun_nat : max ℵ₀ #K ≤ Module.rank K (ℕ → K)

Proof state:
case inr.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
⊢ False

Tactic:
have hLK : #L < #K := by
  refine (Subfield.cardinalMk_closure_le_max _).trans_lt
    (max_lt_iff.mpr ⟨mk_range_le.trans_lt ?_, card_K⟩)
  rwa [mk_prod, ← aleph0, lift_uzero, bK.mk_eq_rank'', mul_aleph0_eq aleph0_le]

Result:
case inr.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
⊢ False

Proof state:
case inr.intro.mk.intro.mk.intro
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
f : ℕ → { x // x ∈ s } → ↥L := fun i j => ⟨bK (↑j) i, ⋯⟩
⊢ False

Tactic:
have : ¬LinearIndependent Lᵐᵒᵖ f := fun h ↦ by
  have := h.cardinal_lift_le_rank
  rw [lift_uzero, (LinearEquiv.piCongrRight fun _ ↦ MulOpposite.opLinearEquiv Lᵐᵒᵖ).rank_eq,
      rank_fun'] at this
  exact (nat_lt_aleph0 _).not_le this

Result:
case inr.intro.mk.intro.mk.intro
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝¹ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this✝ : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
f : ℕ → { x // x ∈ s } → ↥L := fun i j => ⟨bK (↑j) i, ⋯⟩
this : ¬LinearIndependent (↥L)ᵐᵒᵖ f
⊢ False

Proof state:
case inr.intro.mk.intro.mk.intro
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
⊢ False

Tactic:
let f i (j : s) : L := ⟨bK j i, Subfield.subset_closure ⟨(j, i), rfl⟩⟩

Result:
case inr.intro.mk.intro.mk.intro
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
f : ℕ → { x // x ∈ s } → ↥L := fun i j => ⟨bK (↑j) i, ⋯⟩
⊢ False

Proof state:
case inr.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
⊢ False

Tactic:
letI := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)

Result:
case inr.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
⊢ False

Proof state:
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
⊢ ℵ₀ ≤ #ιL

Tactic:
contrapose! hLK

Result:
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
hLK : #ιL < ℵ₀
⊢ #K ≤ #↥L

Proof state:
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
f : ℕ → { x // x ∈ s } → ↥L := fun i j => ⟨bK (↑j) i, ⋯⟩
h : LinearIndependent (↥L)ᵐᵒᵖ f
⊢ False

Tactic:
have := h.cardinal_lift_le_rank

Result:
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝¹ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this✝ : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
card_ιL : ℵ₀ ≤ #ιL
e : ℕ ↪ ιL
c : ιK →₀ K := bK.repr (⇑bL ∘ ⇑e)
s : Finset ιK := c.support
rep_e : ∑ a ∈ s, c a • bK a = ⇑bL ∘ ⇑e
f : ℕ → { x // x ∈ s } → ↥L := fun i j => ⟨bK (↑j) i, ⋯⟩
h : LinearIndependent (↥L)ᵐᵒᵖ f
this : lift.{u, 0} #ℕ ≤ lift.{0, u} (Module.rank (↥L)ᵐᵒᵖ ({ x // x ∈ s } → ↥L))
⊢ False

Proof state:
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
⊢ #(ιK × ℕ) < #K

Tactic:
rwa [mk_prod, ← aleph0, lift_uzero, bK.mk_eq_rank'', mul_aleph0_eq aleph0_le]

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
⊢ False

Tactic:
obtain ⟨⟨ιL, bL⟩⟩ := Module.Free.exists_basis (R := Lᵐᵒᵖ) (M := K)

Result:
case inr.intro.mk.intro.mk
K : Type u
inst✝ : DivisionRing K
aleph0_le : ℵ₀ ≤ Module.rank K (ℕ → K)
card_K : ℵ₀ < #K
this✝ : Module.rank K (ℕ → K) < #K
ιK : Type u
bK : Basis ιK K (ℕ → K)
L : Subfield K := Subfield.closure (Set.range fun i => bK i.1 i.2)
hLK : #↥L < #K
this : Module (↥L)ᵐᵒᵖ K := Module.compHom K (RingHom.op L.subtype)
ιL : Type u
bL : Basis ιL (↥L)ᵐᵒᵖ K
⊢ False