-- Mathlib/RingTheory/Adjoin/FG.lean
theorem fg_trans (h1 : (adjoin R s).toSubmodule.FG) (h2 : (adjoin (adjoin R s) t).toSubmodule.FG) :
    (adjoin R (s ∪ t)).toSubmodule.FG

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
⊢ (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R (s ∪ t))).FG

Tactic:
refine fg_def.2 ⟨p * q, hp.mul hq, le_antisymm ?_ ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_1
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
⊢ span R (p * q) ≤ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R (s ∪ t))

case intro.intro.intro.intro.refine_2
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
⊢ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R (s ∪ t)) ≤ span R (p * q)

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
⊢ (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) _root_.id) l ∈ span R (p * q)

Tactic:
have := @Finsupp.linearCombination_apply A A (adjoin R s)

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) _root_.id) l ∈ span R (p * q)

Proof state:
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
⊢ y ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)

Tactic:
rw [← hq']

Result:
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
⊢ y ∈ span (↥(adjoin R s)) q

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_1.refine_1
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
⊢ x ∈ adjoin R (s ∪ t)

Tactic:
have : x ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s) := by
  rw [← hp']
  exact subset_span hx

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_1.refine_1
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
this : x ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
⊢ x ∈ adjoin R (s ∪ t)

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_1.refine_1
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
this : x ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
⊢ x ∈ adjoin R (s ∪ t)

Tactic:
exact adjoin_mono Set.subset_union_left this

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ ∀ c ∈ l.support, l c • _root_.id c ∈ span R (p * q)

Tactic:
intro z hz

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
z : A
hz : z ∈ l.support
⊢ l z • _root_.id z ∈ span R (p * q)