-- Mathlib/Algebra/Lie/Weights/RootSystem.lean
lemma eq_neg_one_or_eq_zero_or_eq_one_of_eq_smul
    (hα : α.IsNonZero) (k : K) (h : (β : H → K) = k • α) :
    k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
H : k = ↑(↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ rootSpace H✝ ((↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) • ⇑α + ⇑0) ≠ ⊥

Tactic:
rw [← Int.cast_smul_eq_zsmul K, ← H, ← h, Weight.coe_zero, add_zero]

Result:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
H : k = ↑(↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ rootSpace H✝ ⇑β ≠ ⊥

Proof state:
case inl
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Subsingleton L
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
exact IsEmpty.elim inferInstance α

Result:
no goals

Proof state:
case inr.inl.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
hα : α.IsNonZero
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
k' : ℤ := ↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
this : k' ∈ Finset.Icc (-1) 1
h : ⇑β = ↑k' • ⇑α
⊢ ↑k' = -1 ∨ ↑k' = 0 ∨ ↑k' = 1

Tactic:
have : k' ∈ ({-1, 0, 1} : Finset ℤ) := by
  show k' ∈ Finset.Icc (-1 : ℤ) (1 : ℤ)
  exact this

Result:
case inr.inl.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
hα : α.IsNonZero
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
k' : ℤ := ↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
this✝ : k' ∈ Finset.Icc (-1) 1
h : ⇑β = ↑k' • ⇑α
this : k' ∈ {-1, 0, 1}
⊢ ↑k' = -1 ∨ ↑k' = 0 ∨ ↑k' = 1

Proof state:
case inr.inr.intro.refine_2
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
this : rootSpace H✝ ((↑(chainTopCoeff (⇑α) β) - ↑n) • ⇑α + ⇑β) ≠ ⊥
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
rw [h, hk, ← Int.cast_smul_eq_zsmul K, ← add_smul] at this

Result:
case inr.inr.intro.refine_2
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
this : rootSpace H✝ ((↑(↑(chainTopCoeff (⇑α) β) - ↑n) + (↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))) • ⇑α) ≠ ⊥
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Proof state:
case inr
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
H : β (coroot α) = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
rw [h] at H

Result:
case inr
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
H : (k • ⇑α) (coroot α) = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Proof state:
case inr.inl.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
H : k = ↑(↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
this : ↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β) ∈ Finset.Icc (-1) 1
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
set k' : ℤ := n - chainTopCoeff α β

Result:
case inr.inl.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
k' : ℤ := ↑n - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
H : k = ↑k'
this : k' ∈ Finset.Icc (-1) 1
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Proof state:
case inr.inr.intro.refine_1
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
⊢ ↑(chainTopCoeff (⇑α) β) - ↑n ≤ ↑(chainTopCoeff (⇑α) β) ∧ -(↑(chainTopCoeff (⇑α) β) - ↑n) ≤ ↑(chainBotCoeff (⇑α) β)

Tactic:
simp only [tsub_le_iff_right, le_add_iff_nonneg_right, Nat.cast_nonneg, neg_sub, true_and]

Result:
case inr.inr.intro.refine_1
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
⊢ ↑n ≤ ↑(chainBotCoeff (⇑α) β) + ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)

Proof state:
case inr.inr.intro.refine_1
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H✝ : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H✝.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H✝) L
α β : Weight K (↥H✝) L
hα : α.IsNonZero
k : K
h : ⇑β = k • ⇑α
h✝ : Nontrivial L
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
⊢ ↑n ≤ ↑(2 * n + 1)

Tactic:
omega

Result:
no goals