-- Mathlib/FieldTheory/PurelyInseparable/Tower.lean
theorem LinearIndependent.map_of_isPurelyInseparable_of_isSeparable [IsPurelyInseparable F E]
    {ι : Type*} {v : ι → K} (hsep : ∀ i : ι, IsSeparable F (v i))
    (h : LinearIndependent F v) : LinearIndependent E v

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
⊢ l i = 0 i

Tactic:
have := (expChar_pow_pos F q n).ne'

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
⊢ l i = 0 i

Proof state:
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
lF : ι → F
hlF : ∀ (i : ι), (algebraMap F E) (lF i) = l i ^ q ^ n
i : ι
⊢ i ∉ l.support → lF i = 0

Tactic:
refine fun hs ↦ (injective_iff_map_eq_zero _).mp (algebraMap F E).injective _ ?_

Result:
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
lF : ι → F
hlF : ∀ (i : ι), (algebraMap F E) (lF i) = l i ^ q ^ n
i : ι
hs : i ∉ l.support
⊢ (algebraMap F E) (lF i) = 0

Proof state:
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
i : ι
hs : i ∉ l.support
⊢ (algebraMap F E) 0 = l i ^ q ^ n

Tactic:
rw [map_zero, Finsupp.not_mem_support_iff.1 hs, zero_pow this]

Result:
no goals

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
⊢ LinearIndependent E v

Tactic:
haveI := expChar_of_injective_algebraMap (algebraMap F K).injective q

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar K q
⊢ LinearIndependent E v

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i : ι
f : ι → ℕ
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
⊢ l i = 0 i

Tactic:
choose lF hlF using hf

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i : ι
f : ι → ℕ
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
lF : ι → F
hlF : ∀ (i : ι), (algebraMap F E) (lF i) = l i ^ q ^ n
⊢ l i = 0 i

Proof state:
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
i : ι
⊢ l i ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range

Tactic:
by_cases hs : i ∈ l.support

Result:
case pos
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
i : ι
hs : i ∈ l.support
⊢ l i ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range

case neg
F : Type u
E : Type v
inst✝⁷ : Field F
inst✝⁶ : Field E
inst✝⁵ : Algebra F E
K : Type w
inst✝⁴ : Field K
inst✝³ : Algebra F K
inst✝² : Algebra E K
inst✝¹ : IsScalarTower F E K
inst✝ : IsPurelyInseparable F E
ι : Type u_1
v : ι → K
hsep : ∀ (i : ι), IsSeparable F (v i)
h : LinearIndependent F v
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this✝ : ExpChar K q
l : ι →₀ E
hl : (Finsupp.linearCombination E v) l = 0
i✝ : ι
f : ι → ℕ
hf : ∀ (i : ι), l i ^ q ^ f i ∈ (algebraMap F E).range
n : ℕ := l.support.sup f
this : q ^ n ≠ 0
i : ι
hs : i ∉ l.support
⊢ l i ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range