-- Mathlib/LinearAlgebra/Matrix/SesquilinearForm.lean
theorem Matrix.isAdjointPair_equiv (P : Matrix n n R) (h : IsUnit P) :
    (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔
      J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * (Pᵀ * J * P) = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ (P * A₁ * P⁻¹)ᵀ * J = J * (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
simp only [Matrix.transpose_mul]

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * (Pᵀ * J * P) = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ P⁻¹ᵀ * (A₁ᵀ * Pᵀ) * J = J * (P * A₂ * P⁻¹)

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * (Pᵀ * J * P) = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ P⁻¹ᵀ * (A₁ᵀ * Pᵀ) * J = J * (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
simp only [← mul_assoc, P.transpose_nonsing_inv]

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * Pᵀ * J * P = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ Pᵀ⁻¹ * A₁ᵀ * Pᵀ * J = J * P * A₂ * P⁻¹

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
let u := P.nonsingInvUnit h'

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
let v := Pᵀ.nonsingInvUnit (P.isUnit_det_transpose h')

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
let y := J * P * A₂

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * Pᵀ * J * P = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ Pᵀ⁻¹ * A₁ᵀ * Pᵀ * J = J * P * A₂ * P⁻¹

Tactic:
convert this using 2

Result:
case h.e'_1.h.e'_3
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ Pᵀ * J * P * A₂ = ↑v * y

case h.e'_2.h.e'_2
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ Pᵀ⁻¹ * A₁ᵀ * Pᵀ * J = ↑v⁻¹ * x

Proof state:
case h.e'_1.h.e'_3
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ Pᵀ * (J * P * A₂) = ↑v * y

Tactic:
rfl

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
⊢ x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * (x * ↑u) = y

Tactic:
rw [v.inv_mul_eq_iff_eq_mul]

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ (Pᵀ * J * P).IsAdjointPair (Pᵀ * J * P) A₁ A₂ ↔ J.IsAdjointPair J (P * A₁ * P⁻¹) (P * A₂ * P⁻¹)

Tactic:
dsimp only [Matrix.IsAdjointPair]

Result:
R : Type u_1
n : Type u_11
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype n
J A₁ A₂ : Matrix n n R
inst✝ : DecidableEq n
P : Matrix n n R
h : IsUnit P
h' : IsUnit P.det
u : (Matrix n n R)ˣ := P.nonsingInvUnit h'
v : (Matrix n n R)ˣ := Pᵀ.nonsingInvUnit ⋯
x : Matrix n n R := A₁ᵀ * Pᵀ * J
y : Matrix n n R := J * P * A₂
this : x * ↑u = ↑v * y ↔ ↑v⁻¹ * x = y * ↑u⁻¹
⊢ A₁ᵀ * (Pᵀ * J * P) = Pᵀ * J * P * A₂ ↔ (P * A₁ * P⁻¹)ᵀ * J = J * (P * A₂ * P⁻¹)