-- Mathlib/RingTheory/Adjoin/FG.lean
theorem fg_trans (h1 : (adjoin R s).toSubmodule.FG) (h2 : (adjoin (adjoin R s) t).toSubmodule.FG) :
    (adjoin R (s ∪ t)).toSubmodule.FG

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this✝ :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
z : A
hz : z ∈ l.support
l2 : A →₀ R
hlp : l2 ∈ Finsupp.supported R R p
hl : (l2.sum fun i a => a • _root_.id i) = ↑(l z)
this :
  ∀ [inst : Semiring R] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module R A] {v : A → A} (l : A →₀ R),
    (Finsupp.linearCombination R v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ ↑(l z) * _root_.id z ∈ span R (p * q)

Tactic:
rw [← hl, Finsupp.sum_mul]

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this✝ :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
z : A
hz : z ∈ l.support
l2 : A →₀ R
hlp : l2 ∈ Finsupp.supported R R p
hl : (l2.sum fun i a => a • _root_.id i) = ↑(l z)
this :
  ∀ [inst : Semiring R] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module R A] {v : A → A} (l : A →₀ R),
    (Finsupp.linearCombination R v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ (l2.sum fun a c => c • _root_.id a * _root_.id z) ∈ span R (p * q)

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ ∑ a ∈ l.support, l a • _root_.id a ∈ span R (p * q)

Tactic:
refine sum_mem ?_

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
⊢ ∀ c ∈ l.support, l c • _root_.id c ∈ span R (p * q)

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_1.refine_2
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
x : A
hx : x ∈ p
y : A
hy : y ∈ q
this : y ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
⊢ y ∈ adjoin R (s ∪ t)

Tactic:
rwa [adjoin_union_eq_adjoin_adjoin]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this✝ :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
z : A
hz : z ∈ l.support
this : ↑(l z) ∈ Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
⊢ ↑(l z) * _root_.id z ∈ span R (p * q)

Tactic:
rw [← hp', ← Set.image_id p, Finsupp.mem_span_image_iff_linearCombination R] at this

Result:
case intro.intro.intro.intro.refine_2.intro.intro
R : Type u
A : Type v
inst✝² : CommSemiring R
inst✝¹ : CommSemiring A
inst✝ : Algebra R A
s t : Set A
h1 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)).FG
h2 : (Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)).FG
p : Set A
hp : p.Finite
hp' : span R p = Subalgebra.toSubmodule (adjoin R s)
q : Set A
hq : q.Finite
hq' : span (↥(adjoin R s)) q = Subalgebra.toSubmodule (adjoin (↥(adjoin R s)) t)
l : A →₀ ↥(adjoin R s)
hlq : l ∈ Finsupp.supported (↥(adjoin R s)) (↥(adjoin R s)) q
this✝ :
  ∀ [inst : Semiring ↥(adjoin R s)] [inst_1 : AddCommMonoid A] [inst_2 : Module (↥(adjoin R s)) A] {v : A → A}
    (l : A →₀ ↥(adjoin R s)), (Finsupp.linearCombination (↥(adjoin R s)) v) l = l.sum fun i a => a • v i
z : A
hz : z ∈ l.support
this : ∃ l_1 ∈ Finsupp.supported R R p, (Finsupp.linearCombination R _root_.id) l_1 = ↑(l z)
⊢ ↑(l z) * _root_.id z ∈ span R (p * q)