-- Mathlib/AlgebraicGeometry/EllipticCurve/IsomOfJ.lean
private lemma exists_variableChange_of_char_ne_two_or_three
    {p : ℕ} [CharP F p] (hchar2 : p ≠ 2) (hchar3 : p ≠ 3) (heq : E.j = E'.j) :
    ∃ C : VariableChange F, E.variableChange C = E'

Proof state:
case h.a₄
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : ¬E.a₆ = 0
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
hu0 : u ≠ 0
⊢ (E.a₄ - 0 * 0 + 2 * 0 * 0 - (0 + 0 * 0) * 0 + 3 * 0 ^ 2 - 2 * 0 * 0) / (E.a₄ / E'.a₄) = E'.a₄

Tactic:
field_simp

Result:
no goals

Proof state:
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝¹ : NeZero 2
this✝ : NeZero 4
this : 6 ≠ 0
⊢ 6 ≠ 0

Tactic:
exact this

Result:
no goals

Proof state:
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝² : NeZero 2
this✝¹ : NeZero 4
this✝ : NeZero 6
this : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
letI : Invertible (3 : F) := invertibleOfNonzero hchar3

Result:
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : IsSepClosed F
E E' : WeierstrassCurve F
inst✝² : E.IsElliptic
inst✝¹ : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝ : CharP F p
heq : E.j = E'.j
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄✝ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
ha₄ : E.a₄ ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have ha₆' : E'.a₆ = 0 := by
  rw [ha₆, zero_pow two_ne_zero, mul_zero, mul_eq_zero] at heq
  exact (pow_eq_zero_iff two_ne_zero).1 <| heq.resolve_left <| pow_ne_zero 3 ha₄

Result:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄✝ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
ha₄ : E.a₄ ≠ 0
ha₆' : E'.a₆ = 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄✝ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
ha₄ : -16 * 4 ≠ 0 ∧ E.a₄ ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
replace ha₄ := ha₄.2

Result:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄✝ : ¬E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ = 0
ha₄ : E.a₄ ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
case pos
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ ≠ 0
ha₄' : E'.a₄ = 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
obtain ⟨u, hu⟩ := IsSepClosed.exists_pow_nat_eq (E.a₆ / E'.a₆) 6

Result:
case pos.intro
F : Type u_1
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : IsSepClosed F
E✝ E'✝ : WeierstrassCurve F
inst✝⁴ : E✝.IsElliptic
inst✝³ : E'✝.IsElliptic
p : ℕ
inst✝² : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝³ : NeZero 2
this✝² : NeZero 4
this✝¹ : NeZero 6
this✝ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝¹ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
E' : WeierstrassCurve F
inst✝ : E'.IsElliptic
h✝ : E'.IsShortNF
heq : E.a₄ ^ 3 * E'.a₆ ^ 2 = E'.a₄ ^ 3 * E.a₆ ^ 2
ha₄ : E.a₄ = 0
ha₆ : E.a₆ ≠ 0
ha₄' : E'.a₄ = 0
ha₆' : E'.a₆ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
F : Type u_1
inst✝⁵ : Field F
inst✝⁴ : IsSepClosed F
E✝ E' : WeierstrassCurve F
inst✝³ : E✝.IsElliptic
inst✝² : E'.IsElliptic
p : ℕ
inst✝¹ : CharP F p
hchar2 : 2 ≠ 0
hchar3 : 3 ≠ 0
this✝⁴ : NeZero 2
this✝³ : NeZero 4
this✝² : NeZero 6
this✝¹ : Invertible 2 := invertibleOfNonzero hchar2
this✝ : Invertible 3 := invertibleOfNonzero hchar3
E : WeierstrassCurve F
inst✝ : E.IsElliptic
h✝¹ : E.IsShortNF
this : ∀ (E' : WeierstrassCurve F) [inst : E'.IsElliptic], E.j = E'.j → E'.IsShortNF → ∃ C, E.variableChange C = E'
h✝ : ¬E'.IsShortNF
C : VariableChange F
heq : E.j = (E'.variableChange C).j
hE' : (E'.variableChange C).IsShortNF
C' : VariableChange F
hC : E.variableChange C' = E'.variableChange C
⊢ E.variableChange (C.inv.comp C') = E'

Tactic:
rw [variableChange_comp, hC, ← variableChange_comp,
VariableChange.comp_left_inv, variableChange_id]

Result:
no goals