-- Mathlib/RingTheory/Localization/Module.lean
theorem span_eq_top_of_isLocalizedModule {v : Set M} (hv : span R v = ⊤) :
    span Rₛ (f '' v) = ⊤ := top_unique fun x _ ↦ by
  obtain ⟨⟨m, s⟩, h⟩ := IsLocalizedModule.surj S f x
  rw [Submonoid.smul_def, ← algebraMap_smul Rₛ, ← Units.smul_isUnit (IsLocalization.map_units Rₛ s),
    eq_comm, ← inv_smul_eq_iff] at h
  refine h ▸ smul_mem _ _  (span_subset_span R Rₛ _ ?_)
  rw [← LinearMap.coe_restrictScalars R, ← LinearMap.map_span, hv]
  exact mem_map_of_mem mem_top

Proof state:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ f (m, s).1 ∈ ↑(span R (⇑f '' v))

Tactic:
rw [← LinearMap.coe_restrictScalars R, ← LinearMap.map_span, hv]

Result:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ (↑R f) (m, s).1 ∈ ↑(map (↑R f) ⊤)

Proof state:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ (↑R f) (m, s).1 ∈ ↑(map (↑R f) ⊤)

Tactic:
exact mem_map_of_mem mem_top

Result:
no goals

Proof state:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : (m, s).2 • x = f (m, s).1
⊢ x ∈ span Rₛ (⇑f '' v)

Tactic:
rw [Submonoid.smul_def, ← algebraMap_smul Rₛ, ← Units.smul_isUnit (IsLocalization.map_units Rₛ s),
  eq_comm, ← inv_smul_eq_iff] at h

Result:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ x ∈ span Rₛ (⇑f '' v)

Proof state:
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
⊢ x ∈ span Rₛ (⇑f '' v)

Tactic:
obtain ⟨⟨m, s⟩, h⟩ := IsLocalizedModule.surj S f x

Result:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : (m, s).2 • x = f (m, s).1
⊢ x ∈ span Rₛ (⇑f '' v)

Proof state:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ x ∈ span Rₛ (⇑f '' v)

Tactic:
refine h ▸ smul_mem _ _  (span_subset_span R Rₛ _ ?_)

Result:
case intro.mk
R : Type u_1
Rₛ : Type u_2
inst✝¹⁰ : CommSemiring R
S : Submonoid R
inst✝⁹ : CommSemiring Rₛ
inst✝⁸ : Algebra R Rₛ
inst✝⁷ : IsLocalization S Rₛ
M : Type u_3
Mₛ : Type u_4
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
inst✝⁴ : AddCommMonoid Mₛ
inst✝³ : Module R Mₛ
inst✝² : Module Rₛ Mₛ
inst✝¹ : IsScalarTower R Rₛ Mₛ
f : M →ₗ[R] Mₛ
inst✝ : IsLocalizedModule S f
v : Set M
hv : span R v = ⊤
x : Mₛ
x✝ : x ∈ ⊤
m : M
s : ↥S
h : ⋯.unit⁻¹ • f (m, s).1 = x
⊢ f (m, s).1 ∈ ↑(span R (⇑f '' v))