-- Mathlib/RingTheory/Polynomial/Content.lean
theorem exists_primitive_lcm_of_isPrimitive {p q : R[X]} (hp : p.IsPrimitive) (hq : q.IsPrimitive) :
    ∃ r : R[X], r.IsPrimitive ∧ ∀ s : R[X], p ∣ s ∧ q ∣ s ↔ r ∣ s

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h :
  r ∣
    C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r +
      C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
rw [sub_add_cancel, ← rprim.dvd_primPart_iff_dvd (mul_ne_zero hC0 s0)] at h

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
⊢ r ∣ s.primPart

Proof state:
case pos
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : s.natDegree ≤ 0
⊢ False

Tactic:
rw [eq_C_of_natDegree_le_zero (le_trans hs sC), isPrimitive_iff_content_eq_one, content_C,
  normalize_eq_one] at rprim

Result:
case pos
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : IsUnit (r.coeff 0)
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : s.natDegree ≤ 0
⊢ False

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
rcases isUnit_primPart_C r.leadingCoeff with ⟨u, hu⟩

Result:
case neg.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h✝ : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h✝
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
h : r ∣ (C r.leadingCoeff * s).primPart
hC0 : ¬C r.leadingCoeff = 0
u : R[X]ˣ
hu : ↑u = (C r.leadingCoeff).primPart
⊢ r ∣ s.primPart

Proof state:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
⊢ ∀ (n : ℕ) (s : R[X]), s.natDegree = n → p ∣ s ∧ q ∣ s → r ∣ s

Tactic:
by_contra! con

Result:
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
⊢ False

Proof state:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
⊢ False

Tactic:
have hs :=
  Nat.find_min' h
    ⟨_, s.natDegree_primPart, s.isPrimitive_primPart, (hp.dvd_primPart_iff_dvd s0).2 ps,
      (hq.dvd_primPart_iff_dvd s0).2 qs⟩

Result:
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : Nat.find h ≤ s.natDegree
⊢ False

Proof state:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ r.cancelLeads s
⊢ r ∣ s.primPart

Tactic:
rw [cancelLeads, tsub_eq_zero_iff_le.mpr hs, pow_zero, mul_one] at rcs

Result:
case neg
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : NormalizedGCDMonoid R
p q : R[X]
hp : p.IsPrimitive
hq : q.IsPrimitive
h : ∃ n r, r.natDegree = n ∧ r.IsPrimitive ∧ p ∣ r ∧ q ∣ r
r : R[X]
rdeg : r.natDegree = Nat.find h
rprim : r.IsPrimitive
pr : p ∣ r
qr : q ∣ r
con : ∃ n s, s.natDegree = n ∧ (p ∣ s ∧ q ∣ s) ∧ ¬r ∣ s
s : R[X]
sdeg : s.natDegree = Nat.find con
rs : ¬r ∣ s
ps : p ∣ s
qs : q ∣ s
s0 : s ≠ 0
hs : r.natDegree ≤ s.natDegree
sC : ¬s.natDegree ≤ 0
hcancel : (r.cancelLeads s).natDegree < Nat.find con
rcs : r ∣ C r.leadingCoeff * s - C s.leadingCoeff * X ^ (s.natDegree - r.natDegree) * r
⊢ r ∣ s.primPart