-- Mathlib/Algebra/Module/LocalizedModule/Basic.lean
theorem lift'_add (g : M →ₗ[R] M'') (h : ∀ x : S, IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) x))
    (x y) :
    LocalizedModule.lift' S g h (x + y) =
      LocalizedModule.lift' S g h x + LocalizedModule.lift' S g h y :=
  LocalizedModule.induction_on₂
    (by
      intro a a' b b'
      rw [mk_add_mk, LocalizedModule.lift'_mk, LocalizedModule.lift'_mk, LocalizedModule.lift'_mk]
      rw [map_add, Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff, smul_add, ← map_smul,
        ← map_smul, ← map_smul]
      congr 1 <;> symm
      · rw [Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff]
        simp only [Submonoid.coe_mul, LinearMap.map_smul_of_tower]
        rw [mul_smul, Submonoid.smul_def]
      · dsimp
        rw [Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff, mul_comm, mul_smul, ← map_smul]
        rfl)
    x y

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ lift' S g h (mk a b + mk a' b') = lift' S g h (mk a b) + lift' S g h (mk a' b')

Tactic:
rw [mk_add_mk, LocalizedModule.lift'_mk, LocalizedModule.lift'_mk, LocalizedModule.lift'_mk]

Result:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g (b' • a + b • a')) = ↑⋯.unit⁻¹ (g a) + ↑⋯.unit⁻¹ (g a')

Proof state:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g (↑(b * b') • a)) = g (b' • a)

Tactic:
rw [Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff]

Result:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ g (↑(b * b') • a) = ↑b • g (b' • a)

Proof state:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ (↑b * ↑b') • g a = ↑b • b' • g a

Tactic:
rw [mul_smul, Submonoid.smul_def]

Result:
no goals

Proof state:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ ((↑b * ↑b') • g a') = g (b • a')

Tactic:
rw [Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff, mul_comm, mul_smul, ← map_smul]

Result:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑b' • g (↑b • a') = ↑b' • g (b • a')

Proof state:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑b' • g (↑b • a') = ↑b' • g (b • a')

Tactic:
rfl

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
⊢ ∀ (m m' : M) (s s' : ↥S), lift' S g h (mk m s + mk m' s') = lift' S g h (mk m s) + lift' S g h (mk m' s')

Tactic:
intro a a' b b'

Result:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ lift' S g h (mk a b + mk a' b') = lift' S g h (mk a b) + lift' S g h (mk a' b')

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ g (b' • a) + g (b • a') = ↑⋯.unit⁻¹ (g (↑(b * b') • a)) + ↑⋯.unit⁻¹ (↑(b * b') • g a')

Tactic:
congr 1 <;> symm

Result:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g (↑(b * b') • a)) = g (b' • a)

case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (↑(b * b') • g a') = g (b • a')

Proof state:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ ↑⋯.unit⁻¹ (g (b' • a + b • a')) = ↑⋯.unit⁻¹ (g a) + ↑⋯.unit⁻¹ (g a')

Tactic:
rw [map_add, Module.End_algebraMap_isUnit_inv_apply_eq_iff, smul_add, ← map_smul,
  ← map_smul, ← map_smul]

Result:
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ g (b' • a) + g (b • a') = ↑⋯.unit⁻¹ (g (↑(b * b') • a)) + ↑⋯.unit⁻¹ (↑(b * b') • g a')

Proof state:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ g (↑(b * b') • a) = ↑b • g (b' • a)

Tactic:
simp only [Submonoid.coe_mul, LinearMap.map_smul_of_tower]

Result:
case e_a
R : Type u_1
inst✝⁴ : CommSemiring R
S : Submonoid R
M : Type u_2
M'' : Type u_4
inst✝³ : AddCommMonoid M
inst✝² : AddCommMonoid M''
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : Module R M''
g : M →ₗ[R] M''
h : ∀ (x : ↥S), IsUnit ((algebraMap R (Module.End R M'')) ↑x)
x y : LocalizedModule S M
a a' : M
b b' : ↥S
⊢ (↑b * ↑b') • g a = ↑b • b' • g a