-- Mathlib/Algebra/Lie/Weights/RootSystem.lean
lemma chainLength_nsmul {x} (hx : x ∈ rootSpace H (chainTop α β)) :
    chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
⊢ ⟨x', ⋯⟩ ≠ 0

Tactic:
simpa using h.2

Result:
no goals

Proof state:
case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Tactic:
let x' := (chainTop α β).exists_ne_zero.choose

Result:
case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Proof state:
case neg.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
k : K
hx : k • x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
⊢ chainLength α β • k • x' = ⁅coroot α, k • x'⁆

Tactic:
rw [lie_smul, smul_comm, chainLength, dif_neg hα, (chainLength_aux α β hα h.1).choose_spec]

Result:
no goals

Proof state:
case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Tactic:
obtain ⟨k, rfl⟩ : ∃ k : K, k • x' = x := by
  simpa using (finrank_eq_one_iff_of_nonzero' ⟨x', h.1⟩ (by simpa using h.2)).mp
    (finrank_rootSpace_eq_one _ (chainTop_isNonZero α β hα)) ⟨_, hx⟩

Result:
case neg.intro
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
k : K
hx : k • x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
⊢ chainLength α β • k • x' = ⁅coroot α, k • x'⁆

Proof state:
case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Tactic:
have h : x' ∈ rootSpace H (chainTop α β) ∧ x' ≠ 0 :=
  (chainTop α β).exists_ne_zero.choose_spec

Result:
case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Proof state:
case pos
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : α.IsZero
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Tactic:
rw [coroot_eq_zero_iff.mpr hα, chainLength_of_isZero _ _ hα, zero_smul, zero_lie]

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
x' : L := ⋯.choose
h : x' ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β) ∧ x' ≠ 0
⊢ ∃ k, k • x' = x

Tactic:
simpa using (finrank_eq_one_iff_of_nonzero' ⟨x', h.1⟩ (by simpa using h.2)).mp
  (finrank_rootSpace_eq_one _ (chainTop_isNonZero α β hα)) ⟨_, hx⟩

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

Tactic:
by_cases hα : α.IsZero

Result:
case pos
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : α.IsZero
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆

case neg
K : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : Field K
inst✝⁶ : CharZero K
inst✝⁵ : LieRing L
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : IsKilling K L
inst✝² : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝¹ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝ : IsTriangularizable K (↥H) L
α β : Weight K (↥H) L
x : L
hx : x ∈ rootSpace H ⇑(chainTop (⇑α) β)
hα : ¬α.IsZero
⊢ chainLength α β • x = ⁅coroot α, x⁆