-- Mathlib/Algebra/Lie/IdealOperations.lean
theorem lie_sup : ⁅I, N ⊔ N'⁆ = ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆

Proof state:
case h
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ ∈ ⁅I, N'⁆ ∧ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ = m

Tactic:
constructor

Result:
case h.left
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ ∈ ⁅I, N'⁆

case h.right
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ = m

Proof state:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
⊢ ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆

Tactic:
rw [sup_le_iff]

Result:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
⊢ ⁅I, N⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆ ∧ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆

Proof state:
case intro.intro.mk.intro.intro.intro.intro
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ∃ y ∈ ⁅I, N⁆, ∃ z ∈ ⁅I, N'⁆, y + z = m

Tactic:
use ⁅(x : L), (⟨n₁, hn₁⟩ : N)⁆

Result:
case h
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ ∈ ⁅I, N⁆ ∧ ∃ z ∈ ⁅I, N'⁆, ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + z = m

Proof state:
case h
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ ∈ ⁅I, N⁆ ∧ ∃ z ∈ ⁅I, N'⁆, ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + z = m

Tactic:
constructor

Result:
case h.left
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ ∈ ⁅I, N⁆

case h.right
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ∃ z ∈ ⁅I, N'⁆, ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + z = m

Proof state:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
⊢ ⁅I, N ⊔ N'⁆ = ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆

Tactic:
have h : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆ := by
  rw [sup_le_iff]; constructor <;>
  apply mono_lie_right <;> [exact le_sup_left; exact le_sup_right]

Result:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
⊢ ⁅I, N ⊔ N'⁆ = ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆

Proof state:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
⊢ ⁅I, N ⊔ N'⁆ ≤ ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆

Tactic:
rw [lieIdeal_oper_eq_span, lieSpan_le]

Result:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
⊢ {x | ∃ x_1 n, ⁅↑x_1, ↑n⁆ = x} ⊆ ↑(⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆)

Proof state:
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
⊢ ⁅I, N⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆ ∧ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆

Tactic:
constructor <;>
apply mono_lie_right <;> [exact le_sup_left; exact le_sup_right]

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.mk
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
⊢ m ∈ ↑(⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆)

Tactic:
simp only [SetLike.mem_coe]

Result:
case intro.intro.mk
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
⊢ m ∈ ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆

Proof state:
case h.right
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₁, hn₁⟩⁆ + ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ = m

Tactic:
simp [← h, ← hn']

Result:
no goals

Proof state:
case h.left
R : Type u
L : Type v
M : Type w
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : LieRing L
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
N N' : LieSubmodule R L M
inst✝ : LieAlgebra R L
I : LieIdeal R L
h✝ : ⁅I, N⁆ ⊔ ⁅I, N'⁆ ≤ ⁅I, N ⊔ N'⁆
m : M
x : ↥I
n : M
hn : n ∈ N ⊔ N'
h : ⁅↑x, ↑⟨n, hn⟩⁆ = m
n₁ : M
hn₁ : n₁ ∈ N
n₂ : M
hn₂ : n₂ ∈ N'
hn' : n₁ + n₂ = n
⊢ ⁅↑x, ↑⟨n₂, hn₂⟩⁆ ∈ ⁅I, N'⁆

Tactic:
apply lie_coe_mem_lie

Result:
no goals