-- Mathlib/RingTheory/Localization/Integral.lean
theorem IsIntegral.exists_multiple_integral_of_isLocalization [Algebra Rₘ S] [IsScalarTower R Rₘ S]
    (x : S) (hx : IsIntegral Rₘ x) : ∃ m : M, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
refine ⟨IsLocalization.commonDenom M p.support p.coeff, p', hp'₂, ?_⟩

Result:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ eval₂ (algebraMap R S) (commonDenom M p.support p.coeff • x) p' = 0

Proof state:
case inl
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
h✝ : Subsingleton Rₘ
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
haveI := (_root_.algebraMap Rₘ S).codomain_trivial

Result:
case inl
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
h✝ : Subsingleton Rₘ
this : Subsingleton S
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ 1 ∈ (algebraMap R Rₘ).range

Tactic:
exact one_mem _

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_3.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
p' : R[X]
hp'₁ : Polynomial.map (algebraMap R Rₘ) p' = p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))
hp'₂ : p'.Monic
⊢ eval₂ (algebraMap Rₘ S) ((algebraMap Rₘ S) ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff)) * x)
      (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))) =
    0

Tactic:
exact Polynomial.scaleRoots_eval₂_eq_zero _ hp₂

Result:
no goals

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_2
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ (p.scaleRoots ((algebraMap R Rₘ) ↑(commonDenom M p.support p.coeff))).Monic

Tactic:
rwa [Polynomial.monic_scaleRoots_iff]

Result:
no goals

Proof state:
case inr
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
nontriv : Nontrivial Rₘ
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
obtain ⟨p, hp₁, hp₂⟩ := hx

Result:
case inr.intro.intro
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
rcases subsingleton_or_nontrivial Rₘ with _ | nontriv

Result:
case inl
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
h✝ : Subsingleton Rₘ
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

case inr
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
nontriv : Nontrivial Rₘ
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Proof state:
case inr.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ p.leadingCoeff ∈ (algebraMap R Rₘ).range

Tactic:
rw [hp₁.leadingCoeff]

Result:
case inr.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
nontriv : Nontrivial Rₘ
p : Rₘ[X]
hp₁ : p.Monic
hp₂ : eval₂ (algebraMap Rₘ S) x p = 0
⊢ 1 ∈ (algebraMap R Rₘ).range

Proof state:
case inl
R : Type u_1
inst✝⁷ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
Rₘ : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing Rₘ
inst✝³ : Algebra R Rₘ
inst✝² : IsLocalization M Rₘ
inst✝¹ : Algebra Rₘ S
inst✝ : IsScalarTower R Rₘ S
x : S
hx : IsIntegral Rₘ x
h✝ : Subsingleton Rₘ
this : Subsingleton S
⊢ ∃ m, IsIntegral R (m • x)

Tactic:
exact ⟨1, Polynomial.X, Polynomial.monic_X, Subsingleton.elim _ _⟩

Result:
no goals