internlm/Lean-Github huggingface dataset:
Theorem: unit_to_U_neg
Proof state before:
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
x : (𝓞 K)ˣ
⊢ mkG (-1) = 0
Tactic:
convert unit_to_U_map p hp hKL σ hσ (-1)
Proof state after:
case h.e'_2.h.e'_11
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
x : (𝓞 K)ˣ
⊢ -1 = (Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) (-1)
Theorem: unit_to_U_neg
Proof state before:
case h.e'_2.h.e'_11
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
x : (𝓞 K)ˣ
⊢ -1 = (Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) (-1)
Tactic:
ext
Proof state after:
case h.e'_2.h.e'_11.a.h
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
x : (𝓞 K)ˣ
⊢ ↑↑(-1) = ↑↑((Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) (-1))
Theorem: unit_to_U_neg
Proof state before:
case h.e'_2.h.e'_11.a.h
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
x : (𝓞 K)ˣ
⊢ ↑↑(-1) = ↑↑((Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) (-1))
Tactic:
simp only [Units.val_neg, Units.val_one, OneMemClass.coe_one,
  Units.coe_map, MonoidHom.coe_coe, map_neg, map_one]
Proof state after:
no goals
Theorem: Algebra.norm_of_finrank_eq_two
Proof state before:
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL✝ : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hKL : finrank k K = 2
x : K
⊢ (algebraMap k K) ((norm k) x) = x * σ x
Tactic:
rw [norm_eq_prod_pow_gen σ hσ, orderOf_eq_card_of_forall_mem_zpowers hσ,
  IsGalois.card_aut_eq_finrank, hKL, prod_range_succ, prod_range_one, pow_zero, pow_one]
Proof state after:
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL✝ : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hKL : finrank k K = 2
x : K
⊢ 1 x * σ x = x * σ x
Theorem: Algebra.norm_of_finrank_eq_two
Proof state before:
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL✝ : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hKL : finrank k K = 2
x : K
⊢ 1 x * σ x = x * σ x
Tactic:
rfl
Proof state after:
no goals
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
obtain ⟨h, ζ, hζ, hζ'⟩ := h_exists' p (k := k) hp
Proof state after:
case intro.intro.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case neg
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H✝ : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H✝
inst✝⁷ : Fintype H✝
hCard : Fintype.card H✝ = ↑p
σ✝ : H✝
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H✝ G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
H :
  ¬∀ (ε : (𝓞 K)ˣ),
      (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
simp only [ne_eq, not_forall, not_not] at H
Proof state after:
case neg
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H✝ : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H✝
inst✝⁷ : Fintype H✝
hCard : Fintype.card H✝ = ↑p
σ✝ : H✝
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H✝ G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
H :
  ∃ x, (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑x / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑x)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case neg
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H✝ : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H✝
inst✝⁷ : Fintype H✝
hCard : Fintype.card H✝ = ↑p
σ✝ : H✝
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H✝ G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
H :
  ∃ x, (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑x / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑x)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
obtain ⟨E, hE⟩ := H
Proof state after:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
let NE := Units.map (RingOfIntegers.norm k) E
Proof state after:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
have hNE : (NE : k) = Algebra.norm k (E : K) := rfl
Proof state after:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
hNE : (algebraMap (𝓞 k) k) ↑NE = (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case neg.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
hNE : (algebraMap (𝓞 k) k) ↑NE = (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
obtain ⟨S, hS⟩ := Hilbert91ish p (K := K) (k := k) hp hKL σ hσ
Proof state after:
case neg.intro.intro
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
hNE : (algebraMap (𝓞 k) k) ↑NE = (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
S :
  systemOfUnits p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1)
hS :
  systemOfUnits.IsFundamental p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1) S
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case pos
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H✝ : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H✝
inst✝⁷ : Fintype H✝
hCard : Fintype.card H✝ = ↑p
σ✝ : H✝
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H✝ G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
H :
  ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ),
    (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
⊢ ∃ η,
    (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑η) = 1 ∧
      ∀ (ε : (𝓞 K)ˣ), (algebraMap (𝓞 K) K) ↑η ≠ (algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑ε)
Tactic:
exact Hilbert92ish_aux0 p hKL σ h ζ hζ H
Proof state after:
no goals
Theorem: Hilbert92ish
Proof state before:
case NE_p_pow
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
hNE : (algebraMap (𝓞 k) k) ↑NE = (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
S :
  systemOfUnits p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1)
hS :
  systemOfUnits.IsFundamental p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1) S
⊢ (Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) NE = E ^ ↑p
Tactic:
ext
Proof state after:
case NE_p_pow.a.h
p : ℕ+
K : Type u_1
inst✝¹³ : Field K
inst✝¹² : NumberField K
k : Type u_2
inst✝¹¹ : Field k
inst✝¹⁰ : NumberField k
hp : (↑p).Prime
G : Type u_3
H : Type u_4
inst✝⁹ : AddCommGroup G
inst✝⁸ : CommGroup H
inst✝⁷ : Fintype H
hCard : Fintype.card H = ↑p
σ✝ : H
hσ✝ : Subgroup.zpowers σ✝ = ⊤
r : ℕ
inst✝⁶ : DistribMulAction H G
inst✝⁵ : Module.Free ℤ G
inst✝⁴ : Module.Finite ℤ G
hf : finrank ℤ G = r * (↑p - 1)
inst✝³ : Algebra k K
inst✝² : IsGalois k K
inst✝¹ : FiniteDimensional k K
inst✝ : IsUnramifiedAtInfinitePlaces k K
hKL : finrank k K = ↑p
σ : K ≃ₐ[k] K
hσ : ∀ (x : K ≃ₐ[k] K), x ∈ Subgroup.zpowers σ
hpodd : ↑p ≠ 2
h : ℕ
ζ : (𝓞 k)ˣ
hζ : IsPrimitiveRoot ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) (↑p ^ h)
hζ' : ∀ (ε : (𝓞 k)ˣ) (n : ℕ), ε ^ ↑p ^ n = 1 → ∃ i, ζ ^ i = ε
E : (𝓞 K)ˣ
hE : (algebraMap k K) ((algebraMap (𝓞 k) k) ↑ζ) ^ ↑p ^ (h - 1) = (algebraMap (𝓞 K) K) ↑E / σ ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
NE : (𝓞 k)ˣ := (Units.map (RingOfIntegers.norm k)) E
hNE : (algebraMap (𝓞 k) k) ↑NE = (Algebra.norm k) ((algebraMap (𝓞 K) K) ↑E)
S :
  systemOfUnits p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1)
hS :
  systemOfUnits.IsFundamental p
    (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ) ⧸
      AddCommGroup.torsion (Additive (relativeUnitsWithGenerator p hp hKL σ hσ)))
    (r + 1) S
⊢ ↑↑((Units.map ↑(algebraMap (𝓞 k) (𝓞 K))) NE) = ↑↑(E ^ ↑p)