-- Mathlib/Algebra/Lie/Weights/RootSystem.lean
lemma chainTopCoeff_zero_right [Nontrivial L] (hα : α.IsNonZero) :
    chainTopCoeff α (0 : Weight K H L) = 1

Proof state:
case hba.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
e✝ f : L
he : e✝ ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
isSl2 : IsSl2Triple (↑(coroot α)) e✝ f
prim : isSl2.HasPrimitiveVectorWith x ↑(chainLength α 0)
k : K
hk : 0 = ((toEnd K L L) f ^ (chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1 + 1)) x
e : 1 < chainTopCoeff (⇑α) 0
⊢ chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1 + 1 ≤ chainLength α 0

Tactic:
have := (apply_coroot_eq_cast' α 0).symm

Result:
case hba.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
e✝ f : L
he : e✝ ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
isSl2 : IsSl2Triple (↑(coroot α)) e✝ f
prim : isSl2.HasPrimitiveVectorWith x ↑(chainLength α 0)
k : K
hk : 0 = ((toEnd K L L) f ^ (chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1 + 1)) x
e : 1 < chainTopCoeff (⇑α) 0
this : ↑(↑(chainLength α 0) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) 0)) = 0 (coroot α)
⊢ chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1 + 1 ≤ chainLength α 0

Proof state:
case hba.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
e f : L
he : e ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
isSl2 : IsSl2Triple (↑(coroot α)) e f
prim : isSl2.HasPrimitiveVectorWith x ↑(chainLength α 0)
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0

Tactic:
obtain ⟨k, hk⟩ : ∃ k : K, k • f =
    (toEnd K L L f ^ (chainTopCoeff α (0 : Weight K H L) + 1)) x := by
  have : (toEnd K L L f ^ (chainTopCoeff α (0 : Weight K H L) + 1)) x ∈ rootSpace H (-α) := by
    convert toEnd_pow_apply_mem hf hx (chainTopCoeff α (0 : Weight K H L) + 1) using 2
    rw [coe_chainTop', Weight.coe_zero, add_zero, succ_nsmul',
      add_assoc, smul_neg, neg_add_cancel, add_zero]
  simpa using (finrank_eq_one_iff_of_nonzero' ⟨f, hf⟩ (by simpa using isSl2.f_ne_zero)).mp
    (finrank_rootSpace_eq_one _ hα.neg) ⟨_, this⟩

Result:
case hba.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
e f : L
he : e ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
isSl2 : IsSl2Triple (↑(coroot α)) e f
prim : isSl2.HasPrimitiveVectorWith x ↑(chainLength α 0)
k : K
hk : k • f = ((toEnd K L L) f ^ (chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1)) x
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0

Proof state:
case hab
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
⊢ 1 ≤ chainTopCoeff (⇑α) 0

Tactic:
rw [Nat.one_le_iff_ne_zero]

Result:
case hab
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
⊢ chainTopCoeff (⇑α) 0 ≠ 0

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
e f : L
he : e ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
isSl2 : IsSl2Triple (↑(coroot α)) e f
prim : isSl2.HasPrimitiveVectorWith x ↑(chainLength α 0)
this : ((toEnd K L L) f ^ (chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1)) x ∈ rootSpace H (-⇑α)
⊢ ∃ k, k • f = ((toEnd K L L) f ^ (chainTopCoeff (⇑α) 0 + 1)) x

Tactic:
simpa using (finrank_eq_one_iff_of_nonzero' ⟨f, hf⟩ (by simpa using isSl2.f_ne_zero)).mp
  (finrank_rootSpace_eq_one _ hα.neg) ⟨_, this⟩

Result:
no goals

Proof state:
case hba
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0

Tactic:
obtain ⟨x, hx, x_ne0⟩ := (chainTop α (0 : Weight K H L)).exists_ne_zero

Result:
case hba.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
⊢ chainTopCoeff (⇑α) 0 = 1

Tactic:
symm

Result:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
⊢ 1 = chainTopCoeff (⇑α) 0

Proof state:
case hba.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0

Tactic:
obtain ⟨h, e, f, isSl2, he, hf⟩ := exists_isSl2Triple_of_weight_isNonZero hα

Result:
case hba.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁸ : Field K
inst✝⁷ : CharZero K
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : IsKilling K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
α : Weight K (↥H) L
inst✝ : Nontrivial L
hα : α.IsNonZero
x : L
hx : x ∈ genWeightSpace L ⇑(chainTop (⇑α) 0)
x_ne0 : x ≠ 0
h e f : L
isSl2 : IsSl2Triple h e f
he : e ∈ rootSpace H ⇑α
hf : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
⊢ ¬1 < chainTopCoeff (⇑α) 0