-- 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:
case inr.inr.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 = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
have := (rootSpace_zsmul_add_ne_bot_iff α β hα (chainTopCoeff α β - n)).mpr ?_

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) • ⇑α + ⇑β) ≠ ⊥
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

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)

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✝ ⇑β ≠ ⊥

Tactic:
exact β.2

Result:
no goals

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
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
cases subsingleton_or_nontrivial L

Result:
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

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
⊢ 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 : (k • ⇑α) (coroot α) = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
simp only [Pi.smul_apply, root_apply_coroot hα] 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 • 2 = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Proof state:
case inr.inr.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 = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
have hk : k = n + 2⁻¹ - chainTopCoeff α β := by simpa [sub_div, add_div] using H

Result:
case inr.inr.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 = 2 * n + 1
H : k * 2 / 2 = ↑(↑(2 * n + 1) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)) / 2
hk : k = ↑n + 2⁻¹ - ↑(chainTopCoeff (⇑α) β)
⊢ 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 : k • 2 = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

Tactic:
rcases (chainLength α β).even_or_odd with (⟨n, hn⟩|⟨n, hn⟩)

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
H : k • 2 = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
n : ℕ
hn : chainLength α β = n + n
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1

case inr.inr.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
H : k • 2 = ↑(↑(chainLength α β) - 2 * ↑(chainTopCoeff (⇑α) β))
n : ℕ
hn : chainLength α β = 2 * n + 1
⊢ k = -1 ∨ k = 0 ∨ k = 1