-- Mathlib/AlgebraicGeometry/EllipticCurve/Affine.lean
lemma addPolynomial_slope {x₁ x₂ y₁ y₂ : F} (h₁ : W.Equation x₁ y₁) (h₂ : W.Equation x₂ y₂)
    (hxy : ¬(x₁ = x₂ ∧ y₁ = W.negY x₂ y₂)) : W.addPolynomial x₁ y₁ (W.slope x₁ x₂ y₁ y₂) =
      -((X - C x₁) * (X - C x₂) * (X - C (W.addX x₁ x₂ <| W.slope x₁ x₂ y₁ y₂)))

Proof state:
case pos
F : Type u
inst✝ : Field F
W : Affine F
x₁ y₁ : F
h₁ h₂ : y₁ ^ 2 + W.a₁ * x₁ * y₁ + W.a₃ * y₁ = x₁ ^ 3 + W.a₂ * x₁ ^ 2 + W.a₄ * x₁ + W.a₆
hxy : ¬(x₁ = x₁ ∧ y₁ = W.negY x₁ y₁)
hy : y₁ ≠ W.negY x₁ y₁
⊢ { a := 1,
      b :=
        -((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 -
            W.a₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          W.a₂,
      c :=
        2 * x₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (W.a₁ * x₁ - 2 * y₁ - W.a₃) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          (-W.a₁ * y₁ + W.a₄),
      d :=
        -x₁ ^ 2 * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (2 * x₁ * y₁ + W.a₃ * x₁) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) -
          (y₁ ^ 2 + W.a₃ * y₁ - W.a₆) } =
    { a := 1, b := -(x₁ + x₁ + W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))),
      c :=
        x₁ * x₁ + x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)),
      d := -(x₁ * x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))) }

Tactic:
rw [negY, ← sub_ne_zero] at hy

Result:
case pos
F : Type u
inst✝ : Field F
W : Affine F
x₁ y₁ : F
h₁ h₂ : y₁ ^ 2 + W.a₁ * x₁ * y₁ + W.a₃ * y₁ = x₁ ^ 3 + W.a₂ * x₁ ^ 2 + W.a₄ * x₁ + W.a₆
hxy : ¬(x₁ = x₁ ∧ y₁ = W.negY x₁ y₁)
hy : y₁ - (-y₁ - W.a₁ * x₁ - W.a₃) ≠ 0
⊢ { a := 1,
      b :=
        -((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 -
            W.a₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          W.a₂,
      c :=
        2 * x₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (W.a₁ * x₁ - 2 * y₁ - W.a₃) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          (-W.a₁ * y₁ + W.a₄),
      d :=
        -x₁ ^ 2 * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (2 * x₁ * y₁ + W.a₃ * x₁) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) -
          (y₁ ^ 2 + W.a₃ * y₁ - W.a₆) } =
    { a := 1, b := -(x₁ + x₁ + W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))),
      c :=
        x₁ * x₁ + x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)),
      d := -(x₁ * x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))) }

Proof state:
case pos
F : Type u
inst✝ : Field F
W : Affine F
x₁ y₁ : F
h₁ h₂ : y₁ ^ 2 + W.a₁ * x₁ * y₁ + W.a₃ * y₁ = x₁ ^ 3 + W.a₂ * x₁ ^ 2 + W.a₄ * x₁ + W.a₆
hxy : ¬(x₁ = x₁ ∧ y₁ = W.negY x₁ y₁)
hy : y₁ ≠ W.negY x₁ y₁
⊢ { a := 1, b := -W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ ^ 2 - W.a₁ * W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ + W.a₂,
      c := 2 * x₁ * W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ ^ 2 + (W.a₁ * x₁ - 2 * y₁ - W.a₃) * W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ + (-W.a₁ * y₁ + W.a₄),
      d :=
        -x₁ ^ 2 * W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ ^ 2 + (2 * x₁ * y₁ + W.a₃ * x₁) * W.slope x₁ x₁ y₁ y₁ -
          (y₁ ^ 2 + W.a₃ * y₁ - W.a₆) } =
    { a := 1, b := -(x₁ + x₁ + W.addX x₁ x₁ (W.slope x₁ x₁ y₁ y₁)),
      c := x₁ * x₁ + x₁ * W.addX x₁ x₁ (W.slope x₁ x₁ y₁ y₁) + x₁ * W.addX x₁ x₁ (W.slope x₁ x₁ y₁ y₁),
      d := -(x₁ * x₁ * W.addX x₁ x₁ (W.slope x₁ x₁ y₁ y₁)) }

Tactic:
rw [slope_of_Y_ne rfl hy]

Result:
case pos
F : Type u
inst✝ : Field F
W : Affine F
x₁ y₁ : F
h₁ h₂ : y₁ ^ 2 + W.a₁ * x₁ * y₁ + W.a₃ * y₁ = x₁ ^ 3 + W.a₂ * x₁ ^ 2 + W.a₄ * x₁ + W.a₆
hxy : ¬(x₁ = x₁ ∧ y₁ = W.negY x₁ y₁)
hy : y₁ ≠ W.negY x₁ y₁
⊢ { a := 1,
      b :=
        -((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 -
            W.a₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          W.a₂,
      c :=
        2 * x₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (W.a₁ * x₁ - 2 * y₁ - W.a₃) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          (-W.a₁ * y₁ + W.a₄),
      d :=
        -x₁ ^ 2 * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
            (2 * x₁ * y₁ + W.a₃ * x₁) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) -
          (y₁ ^ 2 + W.a₃ * y₁ - W.a₆) } =
    { a := 1, b := -(x₁ + x₁ + W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))),
      c :=
        x₁ * x₁ + x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
          x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)),
      d := -(x₁ * x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))) }

Proof state:
case pos.d
F : Type u
inst✝ : Field F
W : Affine F
x₁ y₁ : F
h₁ h₂ : y₁ ^ 2 + W.a₁ * x₁ * y₁ + W.a₃ * y₁ = x₁ ^ 3 + W.a₂ * x₁ ^ 2 + W.a₄ * x₁ + W.a₆
hxy : ¬(x₁ = x₁ ∧ y₁ = W.negY x₁ y₁)
hy : y₁ - (-y₁ - W.a₁ * x₁ - W.a₃) ≠ 0
⊢ { a := 1,
        b :=
          -((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 -
              W.a₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
            W.a₂,
        c :=
          2 * x₁ * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
              (W.a₁ * x₁ - 2 * y₁ - W.a₃) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
            (-W.a₁ * y₁ + W.a₄),
        d :=
          -x₁ ^ 2 * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) ^ 2 +
              (2 * x₁ * y₁ + W.a₃ * x₁) * ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) -
            (y₁ ^ 2 + W.a₃ * y₁ - W.a₆) }.d =
    { a := 1, b := -(x₁ + x₁ + W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))),
        c :=
          x₁ * x₁ + x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)) +
            x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁)),
        d := -(x₁ * x₁ * W.addX x₁ x₁ ((3 * x₁ ^ 2 + 2 * W.a₂ * x₁ + W.a₄ - W.a₁ * y₁) / (y₁ - W.negY x₁ y₁))) }.d

Tactic:
linear_combination (norm := (field_simp [hy]; ring1)) -h₁

Result:
no goals