-- Mathlib/RingTheory/FinitePresentation.lean
theorem ker_fg_of_mvPolynomial {n : ℕ} (f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A)
    (hf : Function.Surjective f) [FinitePresentation R A] : f.toRingHom.ker.FG

Proof state:
case refine_1.intro.hx
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
hh' : ∀ (x : RXm), f (aeval_h x) = f' x
s' : Set RXn := Set.range g' ∪ ⇑aeval_h '' ↑s
leI : Ideal.span s' ≤ RingHom.ker f.toRingHom
x : RXn
hx : x ∈ RingHom.ker f.toRingHom
this : x ∈ adjoin R (Set.range MvPolynomial.X)
i : Fin n
⊢ (MvPolynomial.aeval h) (g i) ∈ aeval_h.range.toAddSubmonoid

Tactic:
exact Set.mem_range_self _

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.a.a
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
hh' : ∀ (x : RXm), f (aeval_h x) = f' x
s' : Set RXn := Set.range g' ∪ ⇑aeval_h '' ↑s
leI : Ideal.span s' ≤ RingHom.ker f.toRingHom
x✝ : RXm
y : RXn
hy : y ∈ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
this : aeval_h.toRingHom x✝ + y ∈ aeval_h.range.toAddSubmonoid ⊔ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
hx✝ : f' x✝ = 0
x : MvPolynomial (Fin m) R
hx : x ∈ ↑s
⊢ aeval_h x ∈ ⇑aeval_h '' ↑s

Tactic:
exact Set.mem_image_of_mem _ hx

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
hh' : ∀ (x : RXm), f (aeval_h x) = f' x
s' : Set RXn := Set.range g' ∪ ⇑aeval_h '' ↑s
leI : Ideal.span s' ≤ RingHom.ker f.toRingHom
x : RXm
y : RXn
hy : y ∈ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
hx : aeval_h.toRingHom x + y ∈ RingHom.ker f.toRingHom
this : aeval_h.toRingHom x + y ∈ aeval_h.range.toAddSubmonoid ⊔ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
⊢ aeval_h.toRingHom x ∈ Ideal.span s'

Tactic:
simp only [RXn, RingHom.mem_ker, AlgHom.toRingHom_eq_coe, AlgHom.coe_toRingHom, map_add,
  show f y = 0 from leI hy, add_zero, hh'] at hx

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
hh' : ∀ (x : RXm), f (aeval_h x) = f' x
s' : Set RXn := Set.range g' ∪ ⇑aeval_h '' ↑s
leI : Ideal.span s' ≤ RingHom.ker f.toRingHom
x : RXm
y : RXn
hy : y ∈ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
this : aeval_h.toRingHom x + y ∈ aeval_h.range.toAddSubmonoid ⊔ (Ideal.span s').toAddSubmonoid
hx : f' x = 0
⊢ aeval_h.toRingHom x ∈ Ideal.span s'

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
⊢ (RingHom.ker f.toRingHom).FG

Tactic:
refine ⟨Finset.univ.image g' ∪ s.image aeval_h, ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
RXn : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin n) R
RXm : Type (max 0 w₁) := MvPolynomial (Fin m) R
g : Fin n → MvPolynomial (Fin m) R
hg : ∀ (i : Fin n), f' (g i) = f (MvPolynomial.X i)
h : Fin m → MvPolynomial (Fin n) R
hh : ∀ (i : Fin m), f (h i) = f' (MvPolynomial.X i)
aeval_h : RXm →ₐ[R] RXn := MvPolynomial.aeval h
g' : Fin n → RXn := fun i => MvPolynomial.X i - aeval_h (g i)
⊢ Ideal.span ↑(Finset.image g' Finset.univ ∪ Finset.image (⇑aeval_h) s) = RingHom.ker f.toRingHom

Proof state:
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
⊢ (RingHom.ker f.toRingHom).FG

Tactic:
obtain ⟨m, f', hf', s, hs⟩ := FinitePresentation.out (R := R) (A := A)

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type w₁
A : Type w₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : CommRing A
inst✝¹ : Algebra R A
n : ℕ
f : MvPolynomial (Fin n) R →ₐ[R] A
hf : Surjective ⇑f
inst✝ : FinitePresentation R A
m : ℕ
f' : MvPolynomial (Fin m) R →ₐ[R] A
hf' : Surjective ⇑f'
s : Finset (MvPolynomial (Fin m) R)
hs : Ideal.span ↑s = RingHom.ker f'.toRingHom
⊢ (RingHom.ker f.toRingHom).FG