-- Mathlib/Algebra/Lie/Weights/Killing.lean
/-- The contrapositive of this result is very useful, taking `x` to be the element of `H`
corresponding to a root `α` under the identification between `H` and `H^*` provided by the Killing
form. -/
lemma eq_zero_of_apply_eq_zero_of_mem_corootSpace
    (x : H) (α : H → K) (hαx : α x = 0) (hx : x ∈ corootSpace α) :
    x = 0

Proof state:
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
⊢ x ∈ ⨅ β, Weight.ker

Tactic:
refine (Submodule.mem_iInf _).mpr fun β ↦ ?_

Result:
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
β : Weight K (↥H) L
⊢ x ∈ Weight.ker

Proof state:
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
⊢ x = 0

Tactic:
rcases eq_or_ne α 0 with rfl | hα

Result:
case inl
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
hαx : 0 x = 0
hx : x ∈ corootSpace 0
⊢ x = 0

case inr
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
⊢ x = 0

Proof state:
case inr
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
⊢ x = 0

Tactic:
replace hx : x ∈ ⨅ β : Weight K H L, β.ker := by
  refine (Submodule.mem_iInf _).mpr fun β ↦ ?_
  obtain ⟨a, b, hb, hab⟩ :=
    exists_forall_mem_corootSpace_smul_add_eq_zero L α β hα β.genWeightSpace_ne_bot
  simpa [hαx, hb.ne'] using hab _ hx

Result:
case inr
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hα : α ≠ 0
hx : x ∈ ⨅ β, Weight.ker
⊢ x = 0

Proof state:
case inr
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hα : α ≠ 0
hx : x ∈ ⨅ β, Weight.ker
⊢ x = 0

Tactic:
simpa using hx

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
β : Weight K (↥H) L
⊢ x ∈ Weight.ker

Tactic:
obtain ⟨a, b, hb, hab⟩ :=
  exists_forall_mem_corootSpace_smul_add_eq_zero L α β hα β.genWeightSpace_ne_bot

Result:
case intro.intro.intro
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
β : Weight K (↥H) L
a b : ℤ
hb : 0 < b
hab : ∀ x ∈ corootSpace α, (a • α + b • ⇑β) x = 0
⊢ x ∈ Weight.ker

Proof state:
case inl
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
hαx : 0 x = 0
hx : x ∈ corootSpace 0
⊢ x = 0

Tactic:
simpa using hx

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : Field K
inst✝⁵ : LieAlgebra K L
inst✝⁴ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝³ : H.IsCartanSubalgebra
inst✝² : IsKilling K L
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : CharZero K
x : ↥H
α : ↥H → K
hαx : α x = 0
hx : x ∈ corootSpace α
hα : α ≠ 0
β : Weight K (↥H) L
a b : ℤ
hb : 0 < b
hab : ∀ x ∈ corootSpace α, (a • α + b • ⇑β) x = 0
⊢ x ∈ Weight.ker

Tactic:
simpa [hαx, hb.ne'] using hab _ hx

Result:
no goals