-- Mathlib/LinearAlgebra/Matrix/SesquilinearForm.lean
theorem LinearMap.toMatrix₂_compl₁₂ (B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R) (l : M₁' →ₗ[R] M₁)
    (r : M₂' →ₗ[R] M₂) :
    LinearMap.toMatrix₂ b₁' b₂' (B.compl₁₂ l r) =
      (toMatrix b₁' b₁ l)ᵀ * LinearMap.toMatrix₂ b₁ b₂ B * toMatrix b₂' b₂ r

Proof state:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
⊢ (B (l (b₁' i))) (r (b₂' j)) = ∑ y : n, ∑ x : m, (b₁.repr (l (b₁' i))) y * (B (b₁ y)) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x

Tactic:
conv_lhs => rw [← LinearMap.sum_repr_mul_repr_mul b₁ b₂]

Result:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
⊢ ((b₁.repr (l (b₁' i))).sum fun i xi => (b₂.repr (r (b₂' j))).sum fun j yj => xi •> yj •> (B (b₁ i)) (b₂ j)) =
    ∑ y : n, ∑ x : m, (b₁.repr (l (b₁' i))) y * (B (b₁ y)) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x

Proof state:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
i' : n
⊢ ∑ i_1 : m, (b₁.repr (l (b₁' i))) i' •> (b₂.repr (r (b₂' j))) i_1 •> (B (b₁ i')) (b₂ i_1) =
    ∑ x : m, (b₁.repr (l (b₁' i))) i' * (B (b₁ i')) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x

Tactic:
apply sum_congr rfl

Result:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
i' : n
⊢ ∀ x ∈ univ,
    (b₁.repr (l (b₁' i))) i' •> (b₂.repr (r (b₂' j))) x •> (B (b₁ i')) (b₂ x) =
      (b₁.repr (l (b₁' i))) i' * (B (b₁ i')) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x

Proof state:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
i' : n
j' : m
⊢ (b₁.repr (l (b₁' i))) i' •> (b₂.repr (r (b₂' j))) j' •> (B (b₁ i')) (b₂ j') =
    (b₁.repr (l (b₁' i))) i' * (B (b₁ i')) (b₂ j') * (b₂.repr (r (b₂' j))) j'

Tactic:
simp only [smul_eq_mul, LinearMap.toMatrix_apply, Basis.equivFun_apply, mul_assoc, mul_comm,
  mul_left_comm]

Result:
no goals

Proof state:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
⊢ (B (l (b₁' i))) (r (b₂' j)) =
    ∑ x : m, ∑ i_1 : n, (b₁.repr (l (b₁' i))) i_1 * (B (b₁ i_1)) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x

Tactic:
rw [sum_comm]

Result:
case a
R : Type u_1
M₁ : Type u_6
M₂ : Type u_7
M₁' : Type u_8
M₂' : Type u_9
n : Type u_11
m : Type u_12
n' : Type u_13
m' : Type u_14
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M₁
inst✝¹⁴ : Module R M₁
inst✝¹³ : AddCommMonoid M₂
inst✝¹² : Module R M₂
inst✝¹¹ : DecidableEq n
inst✝¹⁰ : Fintype n
inst✝⁹ : DecidableEq m
inst✝⁸ : Fintype m
b₁ : Basis n R M₁
b₂ : Basis m R M₂
inst✝⁷ : AddCommMonoid M₁'
inst✝⁶ : Module R M₁'
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂'
inst✝⁴ : Module R M₂'
b₁' : Basis n' R M₁'
b₂' : Basis m' R M₂'
inst✝³ : Fintype n'
inst✝² : Fintype m'
inst✝¹ : DecidableEq n'
inst✝ : DecidableEq m'
B : M₁ →ₗ[R] M₂ →ₗ[R] R
l : M₁' →ₗ[R] M₁
r : M₂' →ₗ[R] M₂
i : n'
j : m'
⊢ (B (l (b₁' i))) (r (b₂' j)) = ∑ y : n, ∑ x : m, (b₁.repr (l (b₁' i))) y * (B (b₁ y)) (b₂ x) * (b₂.repr (r (b₂' j))) x