-- Mathlib/FieldTheory/Extension.lean
theorem exists_algHom_adjoin_of_splits : ∃ φ : adjoin F S →ₐ[F] K, φ.comp (inclusion hL) = f

Proof state:
case intro.intro.refine_2.H
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
x✝ : ↥L
⊢ ((φ.emb.comp (inclusion ⋯)).comp (inclusion hL)) x✝ = f x✝

Tactic:
apply hfφ.2

Result:
no goals

Proof state:
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
⊢ ∃ φ, φ.comp (inclusion hL) = f

Tactic:
obtain ⟨φ, hfφ, hφ⟩ := zorn_le_nonempty_Ici₀ _
  (fun c _ hc _ _ ↦ Lifts.exists_upper_bound c hc) ⟨L, f⟩ le_rfl

Result:
case intro.intro
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
⊢ ∃ φ, φ.comp (inclusion hL) = f

Proof state:
case intro.intro
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
⊢ ∃ φ, φ.comp (inclusion hL) = f

Tactic:
refine ⟨φ.emb.comp (inclusion <| adjoin_le_iff.mpr fun s hs ↦ ?_), ?_⟩

Result:
case intro.intro.refine_1
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
s : E
hs : s ∈ S
⊢ s ∈ ↑φ.carrier

case intro.intro.refine_2
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
⊢ (φ.emb.comp (inclusion ⋯)).comp (inclusion hL) = f

Proof state:
case intro.intro.refine_1
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
s : E
hs : s ∈ S
⊢ s ∈ ↑φ.carrier

Tactic:
rcases φ.exists_lift_of_splits (hK s hs).1 (hK s hs).2 with ⟨y, h1, h2⟩

Result:
case intro.intro.refine_1.intro.intro
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
s : E
hs : s ∈ S
y : Lifts F E K
h1 : φ ≤ y
h2 : s ∈ y.carrier
⊢ s ∈ ↑φ.carrier

Proof state:
case intro.intro.refine_1.intro.intro
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
s : E
hs : s ∈ S
y : Lifts F E K
h1 : φ ≤ y
h2 : s ∈ y.carrier
⊢ s ∈ ↑φ.carrier

Tactic:
exact (hφ h1).1 h2

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.refine_2
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
⊢ (φ.emb.comp (inclusion ⋯)).comp (inclusion hL) = f

Tactic:
ext

Result:
case intro.intro.refine_2.H
F : Type u_1
E : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Field K
inst✝¹ : Algebra F E
inst✝ : Algebra F K
S : Set E
hK : ∀ s ∈ S, IsIntegral F s ∧ Splits (algebraMap F K) (minpoly F s)
L : IntermediateField F E
f : ↥L →ₐ[F] K
hL : L ≤ adjoin F S
φ : Lifts F E K
hfφ : { carrier := L, emb := f } ≤ φ
hφ : IsMax φ
x✝ : ↥L
⊢ ((φ.emb.comp (inclusion ⋯)).comp (inclusion hL)) x✝ = f x✝