-- Mathlib/NumberTheory/RamificationInertia/Basic.lean
theorem FinrankQuotientMap.span_eq_top [IsDomain R] [IsDomain S] [Algebra K L] [Module.Finite R S]
    [Algebra R L] [IsScalarTower R S L] [IsScalarTower R K L] [Algebra.IsAlgebraic R S]
    [NoZeroSMulDivisors R K] (hp : p ≠ ⊤) (b : Set S)
    (hb' : Submodule.span R b ⊔ (p.map (algebraMap R S)).restrictScalars R = ⊤) :
    Submodule.span K (algebraMap S L '' b) = ⊤

Proof state:
R : Type u
inst✝¹⁶ : CommRing R
S : Type v
inst✝¹⁵ : CommRing S
p : Ideal R
inst✝¹⁴ : Algebra R S
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Algebra R K
L : Type u_2
inst✝¹¹ : Field L
inst✝¹⁰ : Algebra S L
inst✝⁹ : IsFractionRing S L
inst✝⁸ : IsDomain R
inst✝⁷ : IsDomain S
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Module.Finite R S
inst✝⁴ : Algebra R L
inst✝³ : IsScalarTower R S L
inst✝² : IsScalarTower R K L
inst✝¹ : Algebra.IsAlgebraic R S
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R K
hp : p ≠ ⊤
b : Set S
hb' : Submodule.span R b ⊔ Submodule.restrictScalars R (map (algebraMap R S) p) = ⊤
hRL : Function.Injective ⇑(algebraMap R L)
M : Submodule R S := Submodule.span R b
n : ℕ
a : Fin n → S ⧸ M
ha : Submodule.span R (Set.range a) = ⊤
smul_top_eq : p • ⊤ = ⊤
exists_sum : ∀ (x : S ⧸ M), ∃ a', (∀ (i : Fin n), a' i ∈ p) ∧ ∑ i : Fin n, a' i • a i = x
A' : Fin n → Fin n → R
hA'p : ∀ (i i_1 : Fin n), A' i i_1 ∈ p
hA' : ∀ (i : Fin n), ∑ i_1 : Fin n, A' i i_1 • a i_1 = a i
A : Matrix (Fin n) (Fin n) R := Matrix.of A' - 1
B : Matrix (Fin n) (Fin n) R := A.adjugate
A_smul : ∀ (i : Fin n), ∑ j : Fin n, A i j • a j = 0
d_smul : ∀ (i : Fin n), A.det • a i = 0
span_d : Submodule.restrictScalars R (Submodule.span S {(algebraMap R S) A.det}) ≤ M
this : Nontrivial (R ⧸ p)
⊢ (Quotient.mk p) A.det = ((Quotient.mk p).mapMatrix A).det

Tactic:
rw [RingHom.map_det]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro
R : Type u
inst✝¹⁶ : CommRing R
S : Type v
inst✝¹⁵ : CommRing S
p : Ideal R
inst✝¹⁴ : Algebra R S
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Algebra R K
L : Type u_2
inst✝¹¹ : Field L
inst✝¹⁰ : Algebra S L
inst✝⁹ : IsFractionRing S L
inst✝⁸ : IsDomain R
inst✝⁷ : IsDomain S
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Module.Finite R S
inst✝⁴ : Algebra R L
inst✝³ : IsScalarTower R S L
inst✝² : IsScalarTower R K L
inst✝¹ : Algebra.IsAlgebraic R S
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R K
hp : p ≠ ⊤
b : Set S
hb' : Submodule.span R b ⊔ Submodule.restrictScalars R (map (algebraMap R S) p) = ⊤
hRL : Function.Injective ⇑(algebraMap R L)
M : Submodule R S := Submodule.span R b
n : ℕ
a : Fin n → S ⧸ M
ha : Submodule.span R (Set.range a) = ⊤
smul_top_eq : p • ⊤ = ⊤
exists_sum : ∀ (x : S ⧸ M), ∃ a', (∀ (i : Fin n), a' i ∈ p) ∧ ∑ i : Fin n, a' i • a i = x
A' : Fin n → Fin n → R
hA'p : ∀ (i i_1 : Fin n), A' i i_1 ∈ p
hA' : ∀ (i : Fin n), ∑ i_1 : Fin n, A' i i_1 • a i_1 = a i
A : Matrix (Fin n) (Fin n) R := Matrix.of A' - 1
B : Matrix (Fin n) (Fin n) R := A.adjugate
A_smul : ∀ (i : Fin n), ∑ j : Fin n, A i j • a j = 0
d_smul : ∀ (i : Fin n), A.det • a i = 0
⊢ Submodule.span K (⇑(algebraMap S L) '' b) = ⊤

Tactic:
have span_d : (Submodule.span S ({algebraMap R S A.det} : Set S)).restrictScalars R ≤ M := by
  intro x hx
  rw [Submodule.restrictScalars_mem] at hx
  obtain ⟨x', rfl⟩ := Submodule.mem_span_singleton.mp hx
  rw [smul_eq_mul, mul_comm, ← Algebra.smul_def] at hx ⊢
  rw [← Submodule.Quotient.mk_eq_zero, Submodule.Quotient.mk_smul]
  obtain ⟨a', _, quot_x_eq⟩ := exists_sum (Submodule.Quotient.mk x')
  rw [← quot_x_eq, Finset.smul_sum]
  conv =>
    lhs; congr; next => skip
    intro x; rw [smul_comm A.det, d_smul, smul_zero]
  exact Finset.sum_const_zero

Result:
case intro.intro
R : Type u
inst✝¹⁶ : CommRing R
S : Type v
inst✝¹⁵ : CommRing S
p : Ideal R
inst✝¹⁴ : Algebra R S
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Algebra R K
L : Type u_2
inst✝¹¹ : Field L
inst✝¹⁰ : Algebra S L
inst✝⁹ : IsFractionRing S L
inst✝⁸ : IsDomain R
inst✝⁷ : IsDomain S
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Module.Finite R S
inst✝⁴ : Algebra R L
inst✝³ : IsScalarTower R S L
inst✝² : IsScalarTower R K L
inst✝¹ : Algebra.IsAlgebraic R S
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R K
hp : p ≠ ⊤
b : Set S
hb' : Submodule.span R b ⊔ Submodule.restrictScalars R (map (algebraMap R S) p) = ⊤
hRL : Function.Injective ⇑(algebraMap R L)
M : Submodule R S := Submodule.span R b
n : ℕ
a : Fin n → S ⧸ M
ha : Submodule.span R (Set.range a) = ⊤
smul_top_eq : p • ⊤ = ⊤
exists_sum : ∀ (x : S ⧸ M), ∃ a', (∀ (i : Fin n), a' i ∈ p) ∧ ∑ i : Fin n, a' i • a i = x
A' : Fin n → Fin n → R
hA'p : ∀ (i i_1 : Fin n), A' i i_1 ∈ p
hA' : ∀ (i : Fin n), ∑ i_1 : Fin n, A' i i_1 • a i_1 = a i
A : Matrix (Fin n) (Fin n) R := Matrix.of A' - 1
B : Matrix (Fin n) (Fin n) R := A.adjugate
A_smul : ∀ (i : Fin n), ∑ j : Fin n, A i j • a j = 0
d_smul : ∀ (i : Fin n), A.det • a i = 0
span_d : Submodule.restrictScalars R (Submodule.span S {(algebraMap R S) A.det}) ≤ M
⊢ Submodule.span K (⇑(algebraMap S L) '' b) = ⊤

Proof state:
case intro.intro.intro
R : Type u
inst✝¹⁶ : CommRing R
S : Type v
inst✝¹⁵ : CommRing S
p : Ideal R
inst✝¹⁴ : Algebra R S
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Algebra R K
L : Type u_2
inst✝¹¹ : Field L
inst✝¹⁰ : Algebra S L
inst✝⁹ : IsFractionRing S L
inst✝⁸ : IsDomain R
inst✝⁷ : IsDomain S
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Module.Finite R S
inst✝⁴ : Algebra R L
inst✝³ : IsScalarTower R S L
inst✝² : IsScalarTower R K L
inst✝¹ : Algebra.IsAlgebraic R S
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R K
hp : p ≠ ⊤
b : Set S
hb' : Submodule.span R b ⊔ Submodule.restrictScalars R (map (algebraMap R S) p) = ⊤
hRL : Function.Injective ⇑(algebraMap R L)
M : Submodule R S := Submodule.span R b
n : ℕ
a : Fin n → S ⧸ M
ha : Submodule.span R (Set.range a) = ⊤
smul_top_eq : p • ⊤ = ⊤
exists_sum : ∀ (x : S ⧸ M), ∃ a', (∀ (i : Fin n), a' i ∈ p) ∧ ∑ i : Fin n, a' i • a i = x
A' : Fin n → Fin n → R
hA'p : ∀ (i i_1 : Fin n), A' i i_1 ∈ p
hA' : ∀ (i : Fin n), ∑ i_1 : Fin n, A' i i_1 • a i_1 = a i
A : Matrix (Fin n) (Fin n) R := Matrix.of A' - 1
B : Matrix (Fin n) (Fin n) R := A.adjugate
A_smul : ∀ (i : Fin n), ∑ j : Fin n, A i j • a j = 0
d_smul : ∀ (i : Fin n), A.det • a i = 0
x' : S
hx : A.det • x' ∈ Submodule.span S {(algebraMap R S) A.det}
a' : Fin n → R
left✝ : ∀ (i : Fin n), a' i ∈ p
quot_x_eq : ∑ i : Fin n, a' i • a i = Submodule.Quotient.mk x'
⊢ ∑ x : Fin n, A.det • a' x • a x = 0

Tactic:
conv =>
  lhs; congr; next => skip
  intro x; rw [smul_comm A.det, d_smul, smul_zero]

Result:
case intro.intro.intro
R : Type u
inst✝¹⁶ : CommRing R
S : Type v
inst✝¹⁵ : CommRing S
p : Ideal R
inst✝¹⁴ : Algebra R S
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : Algebra R K
L : Type u_2
inst✝¹¹ : Field L
inst✝¹⁰ : Algebra S L
inst✝⁹ : IsFractionRing S L
inst✝⁸ : IsDomain R
inst✝⁷ : IsDomain S
inst✝⁶ : Algebra K L
inst✝⁵ : Module.Finite R S
inst✝⁴ : Algebra R L
inst✝³ : IsScalarTower R S L
inst✝² : IsScalarTower R K L
inst✝¹ : Algebra.IsAlgebraic R S
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R K
hp : p ≠ ⊤
b : Set S
hb' : Submodule.span R b ⊔ Submodule.restrictScalars R (map (algebraMap R S) p) = ⊤
hRL : Function.Injective ⇑(algebraMap R L)
M : Submodule R S := Submodule.span R b
n : ℕ
a : Fin n → S ⧸ M
ha : Submodule.span R (Set.range a) = ⊤
smul_top_eq : p • ⊤ = ⊤
exists_sum : ∀ (x : S ⧸ M), ∃ a', (∀ (i : Fin n), a' i ∈ p) ∧ ∑ i : Fin n, a' i • a i = x
A' : Fin n → Fin n → R
hA'p : ∀ (i i_1 : Fin n), A' i i_1 ∈ p
hA' : ∀ (i : Fin n), ∑ i_1 : Fin n, A' i i_1 • a i_1 = a i
A : Matrix (Fin n) (Fin n) R := Matrix.of A' - 1
B : Matrix (Fin n) (Fin n) R := A.adjugate
A_smul : ∀ (i : Fin n), ∑ j : Fin n, A i j • a j = 0
d_smul : ∀ (i : Fin n), A.det • a i = 0
x' : S
hx : A.det • x' ∈ Submodule.span S {(algebraMap R S) A.det}
a' : Fin n → R
left✝ : ∀ (i : Fin n), a' i ∈ p
quot_x_eq : ∑ i : Fin n, a' i • a i = Submodule.Quotient.mk x'
⊢ ∑ x : Fin n, 0 = 0