-- Mathlib/Algebra/Module/LocalizedModule/Basic.lean
theorem lift_unique (g : M →ₗ[R] M'') (h : ∀ x : S, IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) x))
    (l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M'') (hl : l.comp (LocalizedModule.mkLinearMap S M) = g) :
    LocalizedModule.lift S g h = l

Proof state:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g m) = l (mk m s)

Tactic:
rw [Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff, ← hl, LinearMap.coe_comp,
  Function.comp_apply, LocalizedModule.mkLinearMap_apply, ← l.map_smul, LocalizedModule.smul'_mk]

Result:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ l (mk m 1) = l (mk (↑s • m) s)

Proof state:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ l (mk m 1) = l (mk (↑s • m) s)

Tactic:
congr 1

Result:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ mk m 1 = mk (↑s • m) s

Proof state:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ (lift S g h) (mk m s) = l (mk m s)

Tactic:
rw [LocalizedModule.lift_mk]

Result:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g m) = l (mk m s)

Proof state:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ 1 • s • m = 1 • 1 • ↑s • m

Tactic:
simp only [one_smul, Submonoid.smul_def]

Result:
no goals

Proof state:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ ∃ u, u • s • m = u • 1 • ↑s • m

Tactic:
refine ⟨1, ?_⟩

Result:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ 1 • s • m = 1 • 1 • ↑s • m

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
⊢ lift S g h = l

Tactic:
ext x

Result:
case h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
x : LocalizedModule S M
⊢ (lift S g h) x = l x

Proof state:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ mk m 1 = mk (↑s • m) s

Tactic:
rw [LocalizedModule.mk_eq]

Result:
case h.h.h.e_6.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ ∃ u, u • s • m = u • 1 • ↑s • m

Proof state:
case h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
x : LocalizedModule S M
⊢ (lift S g h) x = l x

Tactic:
induction' x with m s

Result:
case h.h
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
l : LocalizedModule S M →ₗ[R] M''
hl : l ∘ₗ mkLinearMap S M = g
m : M
s : ↥S
⊢ (lift S g h) (mk m s) = l (mk m s)