l3lab/ntp-mathlib huggingface dataset:
@[simp]
theorem span_int_eq {M : Type*} [AddCommGroup M] (s : AddSubgroup M) :
    (span ℤ (s : Set M)).toAddSubgroup = s := by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁵ : Module R M✝
x : M✝
p p' : Submodule R M✝
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s✝ t : Set M✝
M : Type u_9
inst✝ : AddCommGroup M
s : AddSubgroup M
⊢ toAddSubgroup (span ℤ ↑s) = s

Next tactic:
rw [span_int_eq_addSubgroup_closure, s.closure_eq]
theorem span_attach_biUnion [DecidableEq M] {α : Type*} (s : Finset α) (f : s → Finset M) :
    span R (s.attach.biUnion f : Set M) = ⨆ x, span R (f x) := by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : DecidableEq M
α : Type u_9
s : Finset α
f : { x // x ∈ s } → Finset M
⊢ span R ↑(Finset.biUnion (Finset.attach s) f) = ⨆ x, span R ↑(f x)

Next tactic:
simp [span_iUnion]
theorem sup_span : p ⊔ span R s = span R (p ∪ s) := by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ p ⊔ span R s = span R (↑p ∪ s)

Next tactic:
rw [Submodule.span_union, p.span_eq]
theorem span_sup : span R s ⊔ p = span R (s ∪ p) := by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R s ⊔ p = span R (s ∪ ↑p)

Next tactic:
rw [Submodule.span_union, p.span_eq]
theorem span_eq_iSup_of_singleton_spans (s : Set M) : span R s = ⨆ x ∈ s, R ∙ x := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ span R s = ⨆ x ∈ s, span R {x}

Next tactic:
simp only [← span_iUnion, Set.biUnion_of_singleton s]
theorem span_range_eq_iSup {ι : Type*} {v : ι → M} : span R (range v) = ⨆ i, R ∙ v i := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Type u_9
v : ι → M
⊢ span R (range v) = ⨆ i, span R {v i}

Next tactic:
rw [span_eq_iSup_of_singleton_spans, iSup_range]
theorem span_smul_le (s : Set M) (r : R) : span R (r • s) ≤ span R s := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
⊢ span R (r • s) ≤ span R s

Next tactic:
rw [span_le]
theorem span_smul_le (s : Set M) (r : R) : span R (r • s) ≤ span R s := by
  rw [span_le]
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
⊢ r • s ⊆ ↑(span R s)

Next tactic:
rintro _ ⟨x, hx, rfl⟩
theorem span_smul_le (s : Set M) (r : R) : span R (r • s) ≤ span R s := by
  rw [span_le]
  rintro _ ⟨x, hx, rfl⟩
  

Proof state:
case intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
x : M
hx : x ∈ s
⊢ (fun x => r • x) x ∈ ↑(span R s)

Next tactic:
exact smul_mem (span R s) r (subset_span hx)
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R (r • s) = span R s

Next tactic:
apply le_antisymm
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  apply le_antisymm
  · 

Proof state:
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R (r • s) ≤ span R s

Next tactic:
apply span_smul_le
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  apply le_antisymm
  · apply span_smul_le
  · 

Proof state:
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R s ≤ span R (r • s)

Next tactic:
convert span_smul_le (r • s) ((hr.unit⁻¹ : _) : R)
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  apply le_antisymm
  · apply span_smul_le
  · convert span_smul_le (r • s) ((hr.unit⁻¹ : _) : R)
    

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = ↑(IsUnit.unit hr)⁻¹ • r • s

Next tactic:
rw [smul_smul]
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  apply le_antisymm
  · apply span_smul_le
  · convert span_smul_le (r • s) ((hr.unit⁻¹ : _) : R)
    rw [smul_smul]
    

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = (↑(IsUnit.unit hr)⁻¹ * r) • s

Next tactic:
erw [hr.unit.inv_val]
/-- See `Submodule.span_smul_eq` (in `RingTheory.Ideal.Operations`) for
`span R (r • s) = r • span R s` that holds for arbitrary `r` in a `CommSemiring`. -/
theorem span_smul_eq_of_isUnit (s : Set M) (r : R) (hr : IsUnit r) : span R (r • s) = span R s := by
  apply le_antisymm
  · apply span_smul_le
  · convert span_smul_le (r • s) ((hr.unit⁻¹ : _) : R)
    rw [smul_smul]
    erw [hr.unit.inv_val]
    

Proof state:
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = 1 • s

Next tactic:
rw [one_smul]
@[simp]
theorem mem_iSup_of_directed {ι} [Nonempty ι] (S : ι → Submodule R M) (H : Directed (· ≤ ·) S) {x} :
    x ∈ iSup S ↔ ∃ i, x ∈ S i := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
inst✝ : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
⊢ x ∈ iSup S ↔ ∃ i, x ∈ S i

Next tactic:
rw [← SetLike.mem_coe, coe_iSup_of_directed S H, mem_iUnion]
@[simp]
theorem mem_iSup_of_directed {ι} [Nonempty ι] (S : ι → Submodule R M) (H : Directed (· ≤ ·) S) {x} :
    x ∈ iSup S ↔ ∃ i, x ∈ S i := by
  rw [← SetLike.mem_coe, coe_iSup_of_directed S H, mem_iUnion]
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
inst✝ : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
⊢ (∃ i, x ∈ ↑(S i)) ↔ ∃ i, x ∈ S i

Next tactic:
rfl
theorem mem_sSup_of_directed {s : Set (Submodule R M)} {z} (hs : s.Nonempty)
    (hdir : DirectedOn (· ≤ ·) s) : z ∈ sSup s ↔ ∃ y ∈ s, z ∈ y := by
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Set (Submodule R M)
z : M
hs : Set.Nonempty s
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) s
⊢ z ∈ sSup s ↔ ∃ y ∈ s, z ∈ y

Next tactic:
have : Nonempty s := hs.to_subtype
theorem mem_sSup_of_directed {s : Set (Submodule R M)} {z} (hs : s.Nonempty)
    (hdir : DirectedOn (· ≤ ·) s) : z ∈ sSup s ↔ ∃ y ∈ s, z ∈ y := by
  have : Nonempty s := hs.to_subtype
  

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Set (Submodule R M)
z : M
hs : Set.Nonempty s
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) s
this : Nonempty ↑s
⊢ z ∈ sSup s ↔ ∃ y ∈ s, z ∈ y

Next tactic:
simp only [sSup_eq_iSup', mem_iSup_of_directed _ hdir.directed_val, SetCoe.exists, Subtype.coe_mk,
    exists_prop]
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ p ⊔ p'
⊢ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x

Next tactic:
rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x

Next tactic:
refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · 

Proof state:
case refine_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∀ x ∈ ↑p ∪ ↑p', ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x

Next tactic:
rintro y (h | h)
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · 

Proof state:
case refine_1.inl
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ ∃ y_1 ∈ p, ∃ z ∈ p', y_1 + z = y

Next tactic:
exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ 0 ∈ p'

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ y + 0 = y

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · 

Proof state:
case refine_1.inr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ ∃ y_1 ∈ p, ∃ z ∈ p', y_1 + z = y

Next tactic:
exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ 0 ∈ p

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ 0 + y = y

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · 

Proof state:
case refine_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = 0

Next tactic:
exact ⟨0, by simp, 0, by simp⟩
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · exact ⟨0, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ 0 ∈ p

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · exact ⟨0, by simp, 0, by 

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ 0 ∈ p' ∧ 0 + 0 = 0

Next tactic:
simp
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · exact ⟨0, by simp, 0, by simp⟩
    · 

Proof state:
case refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∀ (x y : M),
    (∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x) → (∃ y_1 ∈ p, ∃ z ∈ p', y_1 + z = y) → ∃ y_1 ∈ p, ∃ z ∈ p', y_1 + z = x + y

Next tactic:
rintro _ _ ⟨y₁, hy₁, z₁, hz₁, rfl⟩ ⟨y₂, hy₂, z₂, hz₂, rfl⟩
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · exact ⟨0, by simp, 0, by simp⟩
    · rintro _ _ ⟨y₁, hy₁, z₁, hz₁, rfl⟩ ⟨y₂, hy₂, z₂, hz₂, rfl⟩
      

Proof state:
case refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y₁ : M
hy₁ : y₁ ∈ p
z₁ : M
hz₁ : z₁ ∈ p'
y₂ : M
hy₂ : y₂ ∈ p
z₂ : M
hz₂ : z₂ ∈ p'
⊢ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = y₁ + z₁ + (y₂ + z₂)

Next tactic:
exact ⟨_, add_mem hy₁ hy₂, _, add_mem hz₁ hz₂, by
        rw [add_assoc, add_assoc, ← add_assoc y₂, ← add_assoc z₁, add_comm y₂]⟩
theorem mem_sup : x ∈ p ⊔ p' ↔ ∃ y ∈ p, ∃ z ∈ p', y + z = x :=
  ⟨fun h => by
    rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h
    refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
    · rintro y (h | h)
      · exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
      · exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
    · exact ⟨0, by simp, 0, by simp⟩
    · rintro _ _ ⟨y₁, hy₁, z₁, hz₁, rfl⟩ ⟨y₂, hy₂, z₂, hz₂, rfl⟩
      exact ⟨_, add_mem hy₁ hy₂, _, add_mem hz₁ hz₂, by
        

Proof state:
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y₁ : M
hy₁ : y₁ ∈ p
z₁ : M
hz₁ : z₁ ∈ p'
y₂ : M
hy₂ : y₂ ∈ p
z₂ : M
hz₂ : z₂ ∈ p'
⊢ y₁ + y₂ + (z₁ + z₂) = y₁ + z₁ + (y₂ + z₂)

Next tactic:
rw [add_assoc, add_assoc, ← add_assoc y₂, ← add_assoc z₁, add_comm y₂]