-- Mathlib/RingTheory/Polynomial/Content.lean
theorem exists_primitive_lcm_of_isPrimitive {p q : R[X]} (hp : p.IsPrimitive) (hq : q.IsPrimitive) :
    ∃ r : R[X], r.IsPrimitive ∧ ∀ s : R[X], p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
s : R[X]
⊢ ∀ (n : ℕ) (s : R[X]), s.natDegree = n → p ∣ s ∧ q ∣ s → r ∣ s

Tactic:
clear s

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
⊢ ∀ (n : ℕ) (s : R[X]), s.natDegree = n → p ∣ s ∧ q ∣ s → r ∣ s

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h :
  r ∣
    C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r +
      C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
have hC0 := rprim.ne_zero

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h :
  r ∣
    C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r +
      C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
hC0 : r ≠ 0
⊢ r ∣ s.primPart

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : Nat.find h ≤ s.natDegree
⊢ False

Tactic:
rw [← rdeg] at hs

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
⊢ False

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
⊢ ∃ r, r.IsPrimitive ∧ ∀ (s : R[X]), p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Tactic:
refine ⟨r, rprim, fun s => ⟨?_, fun rs => ⟨pr.trans rs, qr.trans rs⟩⟩⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
s : R[X]
⊢ p ∣ s ∧ q ∣ s → r ∣ s

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
⊢ ∃ s_1, s_1.natDegree = (r.cancelLeads s).natDegree ∧ (p ∣ s_1 ∧ q ∣ s_1) ∧ ¬r ∣ s_1

Tactic:
refine
  ⟨_, rfl, ⟨dvd_cancelLeads_of_dvd_of_dvd pr ps, dvd_cancelLeads_of_dvd_of_dvd qr qs⟩,
    fun rcs => rs ?_⟩

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ r.cancelLeads s
⊢ r ∣ s

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
have h :=
  dvd_add rcs (Dvd.intro_left (C (leadingCoeff s) * X ^ (natDegree s - natDegree r)) rfl)

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h :
  r ∣
    C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r +
      C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
⊢ r ∣ s.primPart