-- Mathlib/FieldTheory/PurelyInseparable/Basic.lean
theorem IsPurelyInseparable.trans [Algebra E K] [IsScalarTower F E K]
    [h1 : IsPurelyInseparable F E] [h2 : IsPurelyInseparable E K] : IsPurelyInseparable F K

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
h1 : IsPurelyInseparable F E
h2 : IsPurelyInseparable E K
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
⊢ IsPurelyInseparable F K

Tactic:
rw [isPurelyInseparable_iff_pow_mem _ q] at h1 h2 ⊢

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2 : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
⊢ ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1✝ : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
m : ℕ
z : F
h1 : (algebraMap F E) z = y ^ q ^ m
⊢ (algebraMap F K) z = x ^ q ^ (n + m)

Tactic:
rw [IsScalarTower.algebraMap_apply F E K, h1, map_pow, h2, ← pow_mul, ← pow_add]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1✝ : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
m : ℕ
z : F
h1 : (algebraMap F E) z = y ^ q ^ m
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Tactic:
refine ⟨n + m, z, ?_⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1✝ : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
m : ℕ
z : F
h1 : (algebraMap F E) z = y ^ q ^ m
⊢ (algebraMap F K) z = x ^ q ^ (n + m)

Proof state:
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
h1 : IsPurelyInseparable F E
h2 : IsPurelyInseparable E K
⊢ IsPurelyInseparable F K

Tactic:
obtain ⟨q, _⟩ := ExpChar.exists F

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
h1 : IsPurelyInseparable F E
h2 : IsPurelyInseparable E K
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
⊢ IsPurelyInseparable F K

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
h1 : IsPurelyInseparable F E
h2 : IsPurelyInseparable E K
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
⊢ IsPurelyInseparable F K

Tactic:
haveI := expChar_of_injective_algebraMap (algebraMap F E).injective q

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
h1 : IsPurelyInseparable F E
h2 : IsPurelyInseparable E K
q : ℕ
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
⊢ IsPurelyInseparable F K

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2 : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
⊢ ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Tactic:
intro x

Result:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2 : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Proof state:
case intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2 : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Tactic:
obtain ⟨n, y, h2⟩ := h2 x

Result:
case intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Proof state:
case intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1 : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range

Tactic:
obtain ⟨m, z, h1⟩ := h1 y

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro
F : Type u
E : Type v
inst✝⁶ : Field F
inst✝⁵ : Field E
inst✝⁴ : Algebra F E
K : Type w
inst✝³ : Field K
inst✝² : Algebra F K
inst✝¹ : Algebra E K
inst✝ : IsScalarTower F E K
q : ℕ
h2✝ : ∀ (x : K), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap E K).range
h1✝ : ∀ (x : E), ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
h✝ : ExpChar F q
this : ExpChar E q
x : K
n : ℕ
y : E
h2 : (algebraMap E K) y = x ^ q ^ n
m : ℕ
z : F
h1 : (algebraMap F E) z = y ^ q ^ m
⊢ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F K).range