-- Mathlib/Algebra/Lie/Engel.lean
theorem LieAlgebra.isEngelian_of_isNoetherian [IsNoetherian R L] : LieAlgebra.IsEngelian R L

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
K : LieSubalgebra R ↥L'
hK₁ : IsEngelian R ↥K
hK₂ : K ≠ ⊤
⊢ K ≠ K.normalizer

Tactic:
rw [Ne, eq_comm, K.normalizer_eq_self_iff, ← Ne, ←
  LieSubmodule.nontrivial_iff_ne_bot R K]

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
K : LieSubalgebra R ↥L'
hK₁ : IsEngelian R ↥K
hK₂ : K ≠ ⊤
⊢ Nontrivial ↥(maxTrivSubmodule R (↥K) (↥L' ⧸ K.toLieSubmodule))

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
this : ∀ K ∈ s, K ≠ ⊤ → ∃ K' ∈ s, K < K'
⊢ LinearMap.range ↑(toEnd R L M).rangeRestrict = ⊤

Tactic:
simp only [LieHom.range_toSubmodule, LieHom.coe_toLinearMap,
  LinearMap.range_eq_top]

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
this : ∀ K ∈ s, K ≠ ⊤ → ∃ K' ∈ s, K < K'
⊢ Function.Surjective ⇑↑(toEnd R L M).rangeRestrict

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
this : ∀ K ∈ s, K ≠ ⊤ → ∃ K' ∈ s, K < K'
⊢ IsNoetherian R ↥L'

Tactic:
refine isNoetherian_of_surjective L (LieHom.rangeRestrict (toEnd R L M)) ?_

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
this : ∀ K ∈ s, K ≠ ⊤ → ∃ K' ∈ s, K < K'
⊢ LinearMap.range ↑(toEnd R L M).rangeRestrict = ⊤

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
K : LieSubalgebra R ↥L'
hK₁ : IsEngelian R ↥K
hK₂ : K.toLieSubmodule ≠ ⊤
⊢ Nontrivial (↥L' ⧸ K.toLieSubmodule)

Tactic:
exact Submodule.Quotient.nontrivial_of_lt_top _ hK₂.lt_top

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
⊢ IsEngelian R L

Tactic:
intro M _i1 _i2 _i3 _i4 h

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
h : ∀ (x : L), IsNilpotent ((toEnd R L M) x)
⊢ LieModule.IsNilpotent L M

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
⊢ LieModule.IsNilpotent (↥L') M

Tactic:
let s := {K : LieSubalgebra R L' | LieAlgebra.IsEngelian R K}

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
⊢ LieModule.IsNilpotent (↥L') M

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
h : ∀ (x : L), IsNilpotent ((toEnd R L M) x)
⊢ LieModule.IsNilpotent L M

Tactic:
rw [← isNilpotent_range_toEnd_iff R]

Result:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
h : ∀ (x : L), IsNilpotent ((toEnd R L M) x)
⊢ LieModule.IsNilpotent (↥(toEnd R L M).range) M

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
h : ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y
s : Set (LieSubalgebra R ↥L') := {K | IsEngelian R ↥K}
hs : s.Nonempty
K : LieSubalgebra R ↥L'
hK₁ : IsEngelian R ↥K
hK₂ : K ≠ ⊤
this✝ : Nontrivial (↥L' ⧸ K.toLieSubmodule)
this : LieModule.IsNilpotent (↥K) (↥L' ⧸ K.toLieSubmodule)
⊢ Nontrivial ↥(maxTrivSubmodule R (↥K) (↥L' ⧸ K.toLieSubmodule))

Tactic:
exact nontrivial_max_triv_of_isNilpotent R K (L' ⧸ K.toLieSubmodule)

Result:
no goals

Proof state:
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
h : ∀ (x : L), IsNilpotent ((toEnd R L M) x)
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
⊢ ∀ (y : ↥L'), IsNilpotent ↑y

Tactic:
rintro ⟨-, ⟨y, rfl⟩⟩

Result:
case mk.intro
R : Type u₁
L : Type u₂
inst✝³ : CommRing R
inst✝² : LieRing L
inst✝¹ : LieAlgebra R L
inst✝ : IsNoetherian R L
M : Type u_1
_i1 : AddCommGroup M
_i2 : Module R M
_i3 : LieRingModule L M
_i4 : LieModule R L M
h : ∀ (x : L), IsNilpotent ((toEnd R L M) x)
L' : LieSubalgebra R (Module.End R M) := (toEnd R L M).range
y : L
⊢ IsNilpotent ↑⟨↑(toEnd R L M) y, ⋯⟩