-- Mathlib/NumberTheory/FLT/Three.lean
/-- If `p : 𝓞 K` is a prime that divides both `S.a + S.b` and `S.a + η ^ 2 * S.b`, then `p`
is associated with `λ`. -/
lemma associated_of_dvd_a_add_b_of_dvd_a_add_eta_sq_mul_b {p : 𝓞 K} (hp : Prime p)
    (hpab : p ∣ (S.a + S.b)) (hpaηsqb : p ∣ (S.a + η ^ 2 * S.b)) : Associated p λ

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Tactic:
rw [← one_mul S.a] at hpaηsqb

Result:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Tactic:
have := dvd_mul_sub_mul_mul_gcd_of_dvd hpab hpaηsqb

Result:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ (1 * ↑η ^ 2 - 1 * 1) * gcd S.a S.b
⊢ p ∣ λ

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ S.a + S.b
hpaηsqb : p ∣ S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ Associated p λ

Tactic:
suffices p_lam : p ∣ λ from hp.associated_of_dvd hζ.zeta_sub_one_prime' p_lam

Result:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ S.a + S.b
hpaηsqb : p ∣ S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ p ∣ λ

Tactic:
convert dvd_mul_of_dvd_left this η using 1

Result:
case h.e'_4
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ λ = -(↑η ^ 2 - 1) * ↑η

Proof state:
case h.e'_4
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ λ = 1 * hζ.toInteger - (-(-hζ.toInteger - 1) - 1 * hζ.toInteger)

Tactic:
ring

Result:
no goals

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ S.a + S.b
hpaηsqb : p ∣ S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Tactic:
rw [← one_mul S.a, ← one_mul S.b] at hpab

Result:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ S.a + ↑η ^ 2 * S.b
⊢ p ∣ λ

Proof state:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ (1 * ↑η ^ 2 - 1 * 1) * gcd S.a S.b
⊢ p ∣ λ

Tactic:
rw [one_mul, mul_one, IsUnit.dvd_mul_right <| (gcd_isUnit_iff _ _).2 S.coprime, ← dvd_neg] at this

Result:
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ p ∣ λ

Proof state:
case h.e'_4
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ λ = -(↑η ^ 2 - 1) * ↑η

Tactic:
rw [eta_sq, neg_sub, sub_mul, sub_mul, neg_mul, ← pow_two, eta_sq, coe_eta]

Result:
case h.e'_4
K : Type u_1
inst✝² : Field K
ζ : K
hζ : IsPrimitiveRoot ζ ↑3
S : Solution hζ
inst✝¹ : NumberField K
inst✝ : IsCyclotomicExtension {3} ℚ K
p : 𝓞 K
hp : Prime p
hpab : p ∣ 1 * S.a + 1 * S.b
hpaηsqb : p ∣ 1 * S.a + ↑η ^ 2 * S.b
this : p ∣ -(↑η ^ 2 - 1)
⊢ λ = 1 * hζ.toInteger - (-(-hζ.toInteger - 1) - 1 * hζ.toInteger)