-- Mathlib/RingTheory/Invariant.lean
theorem Algebra.isInvariant_of_isGalois [FiniteDimensional K L] [h : IsGalois K L] :
    letI := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
    Algebra.IsInvariant A B (L ≃ₐ[K] L)

Proof state:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
hb : (algebraMap B L) b ∈ IntermediateField.fixedField ⊤
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Tactic:
rw [h, IntermediateField.mem_bot] at hb

Result:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
hb : (algebraMap B L) b ∈ Set.range ⇑(algebraMap K L)
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Proof state:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
hb : ∀ (g : L ≃ₐ[K] L), g • b = b
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Tactic:
replace hb : algebraMap B L b ∈ IntermediateField.fixedField (⊤ : Subgroup (L ≃ₐ[K] L)) := by
  rintro ⟨g, -⟩
  exact (algebraMap_galRestrict_apply A g b).symm.trans (congrArg (algebraMap B L) (hb g))

Result:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
hb : (algebraMap B L) b ∈ IntermediateField.fixedField ⊤
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Proof state:
case intro
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
k : K
hk : (algebraMap K L) k = (algebraMap B L) b
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Tactic:
have hb : IsIntegral A b := IsIntegralClosure.isIntegral A L b

Result:
case intro
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
k : K
hk : (algebraMap K L) k = (algebraMap B L) b
hb : IsIntegral A b
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Proof state:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
⊢ IsInvariant A B (L ≃ₐ[K] L)

Tactic:
refine ⟨fun b hb ↦ ?_⟩

Result:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
this : MulSemiringAction (L ≃ₐ[K] L) B := IsIntegralClosure.MulSemiringAction A K L B
b : B
hb : ∀ (g : L ≃ₐ[K] L), g • b = b
⊢ ∃ a, (algebraMap A B) a = b

Proof state:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h : IsGalois K L
⊢ IsInvariant A B (L ≃ₐ[K] L)

Tactic:
replace h := ((IsGalois.tfae (F := K) (E := L)).out 0 1).mp h

Result:
A : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
B : Type u_4
inst✝¹⁵ : CommRing A
inst✝¹⁴ : CommRing B
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Field L
inst✝¹¹ : Algebra A K
inst✝¹⁰ : Algebra B L
inst✝⁹ : IsFractionRing A K
inst✝⁸ : IsFractionRing B L
inst✝⁷ : Algebra A B
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Algebra A L
inst✝⁴ : IsScalarTower A K L
inst✝³ : IsScalarTower A B L
inst✝² : IsIntegrallyClosed A
inst✝¹ : IsIntegralClosure B A L
inst✝ : FiniteDimensional K L
h✝ : IsGalois K L
h : IntermediateField.fixedField ⊤ = ⊥
⊢ IsInvariant A B (L ≃ₐ[K] L)