-- Mathlib/RingTheory/IntegralClosure/IsIntegralClosure/Basic.lean
theorem isIntegral_trans [Algebra.IsIntegral R A] (x : B) (hx : IsIntegral A x) :
    IsIntegral R x

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
⊢ IsIntegral R x

Tactic:
let MSx : Module S Sx := SMulMemClass.toModule _

Result:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
⊢ IsIntegral R x

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝² : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this✝¹ : Module.Finite ↥S ↥Sx
this✝ : SMul ↥S ↥Sx := { smul := SMul.smul }
this : IsScalarTower R ↥S ↥Sx
⊢ Module.Finite R ↥(Subalgebra.toSubmodule (Subalgebra.restrictScalars R (adjoin ↥S {x})))

Tactic:
exact Module.Finite.trans S Sx

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝ : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this : Module.Finite ↥S ↥Sx
⊢ IsIntegral R x

Tactic:
refine .of_mem_of_fg ((adjoin S {x}).restrictScalars R) ?_ _
  ((Subalgebra.mem_restrictScalars R).mpr <| subset_adjoin rfl)

Result:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝ : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this : Module.Finite ↥S ↥Sx
⊢ (Subalgebra.toSubmodule (Subalgebra.restrictScalars R (adjoin ↥S {x}))).FG

Proof state:
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
⊢ eval₂ (algebraMap A B) x (Polynomial.map (algebraMap (↥S) A) p') = 0

Tactic:
convert hp

Result:
case h.e'_2.h.e'_7
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
⊢ Polynomial.map (algebraMap (↥S) A) p' = p

Proof state:
case h.e'_2.h.e'_7
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
⊢ Polynomial.map (algebraMap (↥S) A) p' = p

Tactic:
apply p.map_toSubring S.toSubring

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝ : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this : Module.Finite ↥S ↥Sx
⊢ (Subalgebra.toSubmodule (Subalgebra.restrictScalars R (adjoin ↥S {x}))).FG

Tactic:
rw [← Submodule.fg_top, ← Module.finite_def]

Result:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝ : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this : Module.Finite ↥S ↥Sx
⊢ Module.Finite R ↥(Subalgebra.toSubmodule (Subalgebra.restrictScalars R (adjoin ↥S {x})))

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
⊢ IsIntegral R x

Tactic:
have : Module.Finite S Sx := ⟨(Submodule.fg_top _).mpr hSx.fg_adjoin_singleton⟩

Result:
case intro.intro
R : Type u_1
A : Type u_2
B : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing A
inst✝⁵ : Ring B
inst✝⁴ : Algebra A B
inst✝³ : Algebra R B
inst✝² : Algebra R A
inst✝¹ : IsScalarTower R A B
inst✝ : Algebra.IsIntegral R A
x : B
p : A[X]
pmonic : p.Monic
hp : eval₂ (algebraMap A B) x p = 0
S : Subalgebra R A := adjoin R ↑p.coeffs
this✝ : Module.Finite R ↥S
p' : (↥S)[X] := p.toSubring S.toSubring ⋯
hSx : IsIntegral (↥S) x
Sx : Submodule (↥S) B := Subalgebra.toSubmodule (adjoin ↥S {x})
MSx : Module ↥S ↥Sx := SMulMemClass.toModule Sx
this : Module.Finite ↥S ↥Sx
⊢ IsIntegral R x