-- Mathlib/RingTheory/Localization/Away/Basic.lean
theorem exists_reduced_fraction' {b : B} (hb : b ≠ 0) (hx : Irreducible x) :
    ∃ (a : R) (n : ℤ), ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * algebraMap R B a = b

Proof state:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B (↑m - ↑d) * (algebraMap R B) a = b

Tactic:
rw [← mk'_one (M := Submonoid.powers x) B, selfZPow_pow_sub, selfZPow_natCast, selfZPow_natCast,
  ← map_pow _ _ d, mul_comm _ b, H, hyp2, map_mul, map_pow _ _ m]

Result:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ¬x ∣ a ∧ (algebraMap R B) x ^ m * mk' B a 1 = (algebraMap R B) x ^ m * (algebraMap R B) a

Proof state:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
H : b * (algebraMap R B) x ^ d = (algebraMap R B) a₀
⊢ Function.Injective ⇑(algebraMap R B)

Tactic:
exact IsLocalization.injective B (powers_le_nonZeroDivisors_of_noZeroDivisors hx.ne_zero)

Result:
no goals

Proof state:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ¬x ∣ a ∧ (algebraMap R B) x ^ m * mk' B a 1 = (algebraMap R B) x ^ m * (algebraMap R B) a

Tactic:
exact ⟨hyp1, congr_arg _ (IsLocalization.mk'_one _ _)⟩

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Tactic:
obtain ⟨⟨a₀, y⟩, H⟩ := surj (Submonoid.powers x) b

Result:
case intro.mk
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
H : b * (algebraMap R B) ↑(a₀, y).2 = (algebraMap R B) (a₀, y).1
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Proof state:
case intro.mk
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
H : b * (algebraMap R B) ↑(a₀, y).2 = (algebraMap R B) (a₀, y).1
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Tactic:
obtain ⟨d, hy⟩ := (Submonoid.mem_powers_iff y.1 x).mp y.2

Result:
case intro.mk.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
H : b * (algebraMap R B) ↑(a₀, y).2 = (algebraMap R B) (a₀, y).1
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Proof state:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
H : b * (algebraMap R B) ↑(a₀, y).2 = (algebraMap R B) (a₀, y).1
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
⊢ a₀ ≠ 0

Tactic:
simp only [map_zero, ← hy, map_pow] at H

Result:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
H : b * (algebraMap R B) x ^ d = (algebraMap R B) a₀
⊢ a₀ ≠ 0

Proof state:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Tactic:
refine ⟨a, m - d, ?_⟩

Result:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B (↑m - ↑d) * (algebraMap R B) a = b

Proof state:
case intro.mk.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Tactic:
obtain ⟨m, a, hyp1, hyp2⟩ := WfDvdMonoid.max_power_factor ha₀ hx

Result:
case intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
ha₀ : a₀ ≠ 0
H : b * (algebraMap R B) (x ^ d) = (algebraMap R B) a₀
m : ℕ
a : R
hyp1 : ¬x ∣ a
hyp2 : a₀ = x ^ m * a
⊢ ∃ a n, ¬x ∣ a ∧ selfZPow x B n * (algebraMap R B) a = b

Proof state:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
H : b * (algebraMap R B) x ^ d = (algebraMap R B) a₀
⊢ a₀ ≠ 0

Tactic:
apply ((injective_iff_map_eq_zero' (algebraMap R B)).mp _ a₀).mpr.mt

Result:
R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
H : b * (algebraMap R B) x ^ d = (algebraMap R B) a₀
⊢ ¬(algebraMap R B) a₀ = 0

R : Type u_3
inst✝⁵ : CommRing R
x : R
B : Type u_4
inst✝⁴ : CommRing B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : IsLocalization.Away x B
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : WfDvdMonoid R
b : B
hb : b ≠ 0
hx : Irreducible x
a₀ : R
y : ↥(Submonoid.powers x)
d : ℕ
hy : x ^ d = ↑y
this : IsDomain B
H : b * (algebraMap R B) x ^ d = (algebraMap R B) a₀
⊢ Function.Injective ⇑(algebraMap R B)