-- 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 neg.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 ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄ := by
  rw [pow_mul u 2 2, hu]
  field_simp
  linear_combination -heq

Result:
case neg.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 ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
case h.a₆
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
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu0 : u ≠ 0
⊢ (E.variableChange { u := Units.mk0 u hu0, r := 0, s := 0, t := 0 }).a₆ = E'.a₆

Tactic:
simp [ha₆, ha₆']

Result:
no goals

Proof state:
case neg.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 ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have hu0 : u ≠ 0 := by
  rw [← pow_ne_zero_iff four_ne_zero, hu4, div_ne_zero_iff]
  exact ⟨ha₄, ha₄'⟩

Result:
case neg.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 ^ 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
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Proof state:
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
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu0 : u ≠ 0
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
use ⟨Units.mk0 u hu0, 0, 0, 0⟩

Result:
case h
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
ha₄' : E'.a₄ ≠ 0
u : F
hu : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu0 : u ≠ 0
⊢ E.variableChange { u := Units.mk0 u hu0, r := 0, s := 0, t := 0 } = E'

Proof state:
case neg.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 ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'

Tactic:
have hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆ := by
  rw [pow_mul u 2 3, hu]
  field_simp
  linear_combination -E.a₆ * E'.a₆ * heq

Result:
case neg.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 ^ 2 = E.a₆ / E'.a₆ / (E.a₄ / E'.a₄)
hu4 : u ^ 4 = E.a₄ / E'.a₄
hu6 : u ^ 6 = E.a₆ / E'.a₆
⊢ ∃ C, E.variableChange C = E'