-- Mathlib/RingTheory/Support.lean
lemma Module.mem_support_iff_of_finite [Module.Finite R M] :
    p ∈ Module.support R M ↔ Module.annihilator R M ≤ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ ∃ x ∈ annihilator R M, x ∉ p.asIdeal

Tactic:
refine ⟨s.attach.prod x, ?_, ?_⟩

Result:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ s.attach.prod x ∈ annihilator R M

case mk.intro.refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ s.attach.prod x ∉ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ ∀ (n : ↑↑s), s.attach.prod x • ↑n = 0

Tactic:
intro m

Result:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
m : ↑↑s
⊢ s.attach.prod x • ↑m = 0

Proof state:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
⊢ ∃ x ∈ annihilator R M, x ∉ p.asIdeal

Tactic:
choose x hx hx' using Subtype.forall'.mp H

Result:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ ∃ x ∈ annihilator R M, x ∉ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ s.attach.prod x ∈ annihilator R M

Tactic:
rw [← Submodule.annihilator_top, ← hs, Submodule.mem_annihilator_span]

Result:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ ∀ (n : ↑↑s), s.attach.prod x • ↑n = 0

Proof state:
case mk.intro.refine_1
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
m : ↑↑s
⊢ s.attach.prod x • ↑m = 0

Tactic:
obtain ⟨k, hk⟩ := Finset.dvd_prod_of_mem x (Finset.mem_attach _ m)

Result:
case mk.intro.refine_1.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
m : ↑↑s
k : R
hk : ∏ i ∈ s.attach, x i = x m * k
⊢ s.attach.prod x • ↑m = 0

Proof state:
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
⊢ p ∈ support R M ↔ annihilator R M ≤ p.asIdeal

Tactic:
obtain ⟨s, hs⟩ := ‹Module.Finite R M›

Result:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
⊢ p ∈ support R M ↔ annihilator R M ≤ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ ⦃x : R⦄, x ∈ annihilator R M → x ∈ p.asIdeal
⊢ ∃ m ∈ ↑s, ∀ ⦃x : R⦄, x • m = 0 → x ∈ p.asIdeal

Tactic:
contrapose! H

Result:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
⊢ ∃ x ∈ annihilator R M, x ∉ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
⊢ p ∈ support R M ↔ annihilator R M ≤ p.asIdeal

Tactic:
refine ⟨annihilator_le_of_mem_support, fun H ↦ (mem_support_iff_of_span_eq_top hs).mpr ?_⟩

Result:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : annihilator R M ≤ p.asIdeal
⊢ ∃ m ∈ ↑s, (Submodule.span R {m}).annihilator ≤ p.asIdeal

Proof state:
case mk.intro.refine_2
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ m ∈ ↑s, ∃ x, x • m = 0 ∧ x ∉ p.asIdeal
x : { a // a ∈ ↑s } → R
hx : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 • ↑x_1 = 0
hx' : ∀ (x_1 : { a // a ∈ ↑s }), x x_1 ∉ p.asIdeal
⊢ s.attach.prod x ∉ p.asIdeal

Tactic:
exact p.asIdeal.primeCompl.prod_mem (fun x _ ↦ hx' x)

Result:
no goals

Proof state:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : annihilator R M ≤ p.asIdeal
⊢ ∃ m ∈ ↑s, (Submodule.span R {m}).annihilator ≤ p.asIdeal

Tactic:
simp only [SetLike.le_def, Submodule.mem_annihilator_span_singleton] at H ⊢

Result:
case mk.intro
R : Type u_1
M : Type u_2
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
p : PrimeSpectrum R
inst✝ : Module.Finite R M
s : Finset M
hs : Submodule.span R ↑s = ⊤
H : ∀ ⦃x : R⦄, x ∈ annihilator R M → x ∈ p.asIdeal
⊢ ∃ m ∈ ↑s, ∀ ⦃x : R⦄, x • m = 0 → x ∈ p.asIdeal