-- Mathlib/RingTheory/DedekindDomain/Ideal.lean
theorem Ideal.exist_integer_multiples_not_mem {J : Ideal A} (hJ : J ≠ ⊤) {ι : Type*} (s : Finset ι)
    (f : ι → K) {j} (hjs : j ∈ s) (hjf : f j ≠ 0) :
    ∃ a : K,
      (∀ i ∈ s, IsLocalization.IsInteger A (a * f i)) ∧
        ∃ i ∈ s, a * f i ∉ (J : FractionalIdeal A⁰ K)

Proof state:
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
⊢ ∃ a, (∀ i ∈ s, IsLocalization.IsInteger A (a * f i)) ∧ ∃ i ∈ s, a * f i ∉ ↑J

Tactic:
obtain ⟨_, a, hI, hpI⟩ := SetLike.lt_iff_le_and_exists.mp this

Result:
case intro.intro.intro
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : a ∈ I⁻¹
hpI : a ∉ ↑J / I
⊢ ∃ a, (∀ i ∈ s, IsLocalization.IsInteger A (a * f i)) ∧ ∃ i ∈ s, a * f i ∉ ↑J

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : a ∉ ↑J / I
⊢ ∃ i ∈ s, a * f i ∉ ↑J

Tactic:
contrapose! hpI

Result:
case intro.intro.intro.refine_2
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
⊢ a ∈ ↑J / I

Proof state:
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
⊢ ∃ a, (∀ i ∈ s, IsLocalization.IsInteger A (a * f i)) ∧ ∃ i ∈ s, a * f i ∉ ↑J

Tactic:
let I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f

Result:
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
⊢ ∃ a, (∀ i ∈ s, IsLocalization.IsInteger A (a * f i)) ∧ ∃ i ∈ s, a * f i ∉ ↑J

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_4
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
⊢ ∀ (a_1 : A), ∀ x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s), a * x ∈ ↑J → a * a_1 • x ∈ ↑J

Tactic:
intro b x _ hx

Result:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_4
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
b : A
x : K
hx✝ : x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hx : a * x ∈ ↑J
⊢ a * b • x ∈ ↑J

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_2
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
⊢ 0 ∈ ↑J

Tactic:
exact Submodule.zero_mem _

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_3
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
⊢ ∀ (x y : K),
    x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s) → y ∈ Submodule.span A (f '' ↑s) → a * x ∈ ↑J → a * y ∈ ↑J → a * (x + y) ∈ ↑J

Tactic:
intro x y _ _ hx hy

Result:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_3
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y✝ : K
hy✝¹ : y✝ ∈ I
x y : K
hx✝ : x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hy✝ : y ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hx : a * x ∈ ↑J
hy : a * y ∈ ↑J
⊢ a * (x + y) ∈ ↑J

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_4
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
b : A
x : K
hx✝ : x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hx : a * x ∈ ↑J
⊢ a * b • x ∈ ↑J

Tactic:
rw [mul_smul_comm]

Result:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_4
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y : K
hy : y ∈ I
b : A
x : K
hx✝ : x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hx : a * x ∈ ↑J
⊢ b • (a * x) ∈ ↑J

Proof state:
case intro.intro.intro.refine_2.refine_3
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
this : ↑J / I < I⁻¹
left✝ : ↑J / I ≤ I⁻¹
a : K
hI : ∀ y ∈ I, a * y ∈ 1
hpI : ∀ i ∈ s, a * f i ∈ ↑J
y✝ : K
hy✝¹ : y✝ ∈ I
x y : K
hx✝ : x ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hy✝ : y ∈ Submodule.span A (f '' ↑s)
hx : a * x ∈ ↑J
hy : a * y ∈ ↑J
⊢ a * x + a * y ∈ ↑J

Tactic:
exact Submodule.add_mem _ hx hy

Result:
no goals

Proof state:
A : Type u_2
K : Type u_3
inst✝⁴ : CommRing A
inst✝³ : Field K
inst✝² : IsDedekindDomain A
inst✝¹ : Algebra A K
inst✝ : IsFractionRing A K
J : Ideal A
hJ : J ≠ ⊤
ι : Type u_4
s : Finset ι
f : ι → K
j : ι
hjs : j ∈ s
hjf : f j ≠ 0
I : FractionalIdeal A⁰ K := spanFinset A s f
hI0 : I ≠ 0
⊢ ↑J < ↑⊤

Tactic:
exact
  strictMono_of_le_iff_le (fun _ _ => (coeIdeal_le_coeIdeal K).symm)
    (lt_top_iff_ne_top.mpr hJ)

Result:
no goals