-- Mathlib/LinearAlgebra/Finsupp/Span.lean
theorem Submodule.mem_sSup_iff_exists_finset {S : Set (Submodule R M)} {m : M} :
    m ∈ sSup S ↔ ∃ s : Finset (Submodule R M), ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ m ∈ ⨆ i, ⨆ (hi : i ∈ S), ⨆ (_ : ⟨i, hi⟩ ∈ s), i

Tactic:
rwa [iSup_subtype']

Result:
no goals

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_4.h.pq.a.a
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝¹ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
x✝ : Submodule R M
⊢ x✝ ∈ s ↔ x✝ ∈ S ∧ x✝ ∈ s

Tactic:
aesop

Result:
no goals

Proof state:
case refine_3
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
this : ⨆ i, ⨆ (_ : i ∈ S ∧ i ∈ s), i = ⨆ i ∈ s, i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ s.preimage Subtype.val ⋯, ↑i

Tactic:
simpa only [Finset.mem_preimage, iSup_subtype, iSup_and', this]

Result:
no goals

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ Finset.map (Function.Embedding.subtype S) s, i

Tactic:
suffices m ∈ ⨆ (i) (hi : i ∈ S) (_ : ⟨i, hi⟩ ∈ s), i by simpa

Result:
case refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ m ∈ ⨆ i, ⨆ (hi : i ∈ S), ⨆ (_ : ⟨i, hi⟩ ∈ s), i

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
this : m ∈ ⨆ i, ⨆ (hi : i ∈ S), ⨆ (_ : ⟨i, hi⟩ ∈ s), i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ Finset.map (Function.Embedding.subtype S) s, i

Tactic:
simpa

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
⊢ m ∈ sSup S ↔ ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i

Tactic:
rw [sSup_eq_iSup, iSup_subtype', Submodule.mem_iSup_iff_exists_finset]

Result:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
⊢ (∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i) ↔ ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i

Proof state:
case refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ ↑(Finset.map (Function.Embedding.subtype S) s) ⊆ S

Tactic:
simpa using fun x _ ↦ x.property

Result:
no goals

Proof state:
case refine_3
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ s.preimage Subtype.val ⋯, ↑i

Tactic:
have : ⨆ (i) (_ : i ∈ S ∧ i ∈ s), i = ⨆ (i) (_ : i ∈ s), i := by convert rfl; aesop

Result:
case refine_3
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
this : ⨆ i, ⨆ (_ : i ∈ S ∧ i ∈ s), i = ⨆ i ∈ s, i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ s.preimage Subtype.val ⋯, ↑i

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
⊢ ⨆ i, ⨆ (_ : i ∈ S ∧ i ∈ s), i = ⨆ i ∈ s, i

Tactic:
convert rfl

Result:
case h.e'_3.h.e'_4.h.pq.a.a
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝¹ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
x✝ : Submodule R M
⊢ x✝ ∈ s ↔ x✝ ∈ S ∧ x✝ ∈ s

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
⊢ (∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i) ↔ ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i

Tactic:
refine ⟨fun ⟨s, hs⟩ ↦ ⟨s.map (Function.Embedding.subtype S), ?_, ?_⟩,
        fun ⟨s, hsS, hs⟩ ↦ ⟨s.preimage (↑) Subtype.coe_injective.injOn, ?_⟩⟩

Result:
case refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ ↑(Finset.map (Function.Embedding.subtype S) s) ⊆ S

case refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
s : Finset (Subtype (Membership.mem S))
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, ↑i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ Finset.map (Function.Embedding.subtype S) s, i

case refine_3
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
S : Set (Submodule R M)
m : M
x✝ : ∃ s, ↑s ⊆ S ∧ m ∈ ⨆ i ∈ s, i
s : Finset (Submodule R M)
hsS : ↑s ⊆ S
hs : m ∈ ⨆ i ∈ s, i
⊢ m ∈ ⨆ i ∈ s.preimage Subtype.val ⋯, ↑i