-- Mathlib/RingTheory/LocalProperties/Submodule.lean
theorem Submodule.mem_of_localization_maximal (m : M) (N : Submodule R M)
    (h : ∀ (P : Ideal R) [P.IsMaximal], f P m ∈ N.localized₀ P.primeCompl (f P)) :
    m ∈ N

Proof state:
case intro.intro.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s : ↥P.primeCompl
e : IsLocalizedModule.mk' (f P) a s = (f P) m
⊢ False

Tactic:
rw [← IsLocalizedModule.mk'_one P.primeCompl, IsLocalizedModule.mk'_eq_mk'_iff] at e

Result:
case intro.intro.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s : ↥P.primeCompl
e : ∃ s_1, s_1 • s • m = s_1 • 1 • a
⊢ False

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
⊢ m ∈ N

Tactic:
let I : Ideal R := N.comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m)

Result:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
⊢ m ∈ N

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s t : ↥P.primeCompl
ht : (t * s) • m = (t * 1) • a
⊢ False

Tactic:
exact (t * s).2 (le <| by apply ht ▸ smul_mem _ _ ha)

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
⊢ m ∈ N

Tactic:
suffices I = ⊤ by simpa [I] using I.eq_top_iff_one.mp this

Result:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
⊢ I = ⊤

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s t : ↥P.primeCompl
ht : (t * s) • m = (t * 1) • a
⊢ ↑(t * s) ∈ I

Tactic:
apply ht ▸ smul_mem _ _ ha

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s : ↥P.primeCompl
e : ∃ s_1, s_1 • s • m = s_1 • 1 • a
⊢ False

Tactic:
obtain ⟨t, ht⟩ := e

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝⁵ : CommSemiring R
inst✝⁴ : AddCommMonoid M
inst✝³ : Module R M
Mₚ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Type u_5
inst✝² : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → AddCommMonoid (Mₚ P)
inst✝¹ : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → Module R (Mₚ P)
f : (P : Ideal R) → [inst : P.IsMaximal] → M →ₗ[R] Mₚ P
inst✝ : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], IsLocalizedModule P.primeCompl (f P)
m : M
N : Submodule R M
h : ∀ (P : Ideal R) [inst : P.IsMaximal], (f P) m ∈ localized₀ P.primeCompl (f P) N
I : Ideal R := comap (LinearMap.toSpanSingleton R M m) N
x✝ : ∃ M, M.IsMaximal ∧ I ≤ M
P : Ideal R
hP : P.IsMaximal
le : I ≤ P
a : M
ha : a ∈ N
s t : ↥P.primeCompl
ht : t • s • m = t • 1 • a
⊢ False