l3lab/ntp-mathlib huggingface dataset:
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  

Proof state:
case h
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
⊢ t ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · 

Proof state:
case h.refine_1
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
⊢ 0 ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
exact Submodule.zero_mem _
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · exact Submodule.zero_mem _
  · 

Proof state:
case h.refine_2
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
⊢ ∀ (x : M) (y : N), x ⊗ₜ[R] y ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
intro m n
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · exact Submodule.zero_mem _
  · intro m n
    

Proof state:
case h.refine_2
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
m : M
n : N
⊢ m ⊗ₜ[R] n ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
apply Submodule.subset_span
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · exact Submodule.zero_mem _
  · intro m n
    apply Submodule.subset_span
    

Proof state:
case h.refine_2.a
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
m : M
n : N
⊢ m ⊗ₜ[R] n ∈ {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
use m, n
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · exact Submodule.zero_mem _
  · intro m n
    apply Submodule.subset_span
    use m, n
  · 

Proof state:
case h.refine_3
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t : M ⊗[R] N
⊢ ∀ (x y : M ⊗[R] N),
    x ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t} →
      y ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t} → x + y ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
intro t₁ t₂ ht₁ ht₂
/-- The simple (aka pure) elements span the tensor product. -/
theorem span_tmul_eq_top : Submodule.span R { t : M ⊗[R] N | ∃ m n, m ⊗ₜ n = t } = ⊤ := by
  ext t; simp only [Submodule.mem_top, iff_true_iff]
  refine t.induction_on ?_ ?_ ?_
  · exact Submodule.zero_mem _
  · intro m n
    apply Submodule.subset_span
    use m, n
  · intro t₁ t₂ ht₁ ht₂
    

Proof state:
case h.refine_3
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
t t₁ t₂ : M ⊗[R] N
ht₁ : t₁ ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}
ht₂ : t₂ ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}
⊢ t₁ + t₂ ∈ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t}

Next tactic:
exact Submodule.add_mem _ ht₁ ht₂
@[simp]
theorem map₂_mk_top_top_eq_top : Submodule.map₂ (mk R M N) ⊤ ⊤ = ⊤ := by
  

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
⊢ Submodule.map₂ (mk R M N) ⊤ ⊤ = ⊤

Next tactic:
rw [← top_le_iff, ← span_tmul_eq_top, Submodule.map₂_eq_span_image2]
@[simp]
theorem map₂_mk_top_top_eq_top : Submodule.map₂ (mk R M N) ⊤ ⊤ = ⊤ := by
  rw [← top_le_iff, ← span_tmul_eq_top, Submodule.map₂_eq_span_image2]
  

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
⊢ Submodule.span R {t | ∃ m n, m ⊗ₜ[R] n = t} ≤ Submodule.span R (Set.image2 (fun m n => ((mk R M N) m) n) ↑⊤ ↑⊤)

Next tactic:
exact Submodule.span_mono fun _ ⟨m, n, h⟩ => ⟨m, n, trivial, trivial, h⟩
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
x : M ⊗[R] N
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
⊢ ∃ m n, x = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => use m, n
  | add x y h₁ h₂ =>
    obtain ⟨m₁, n₁, rfl⟩ := h₁
    obtain ⟨m₂, n₂, rfl⟩ := h₂
    apply h
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  

Proof state:
case zero
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
⊢ ∃ m n, 0 = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
| zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    

Proof state:
case zero
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
⊢ ∃ m n, 0 = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
use 0, 0
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    

Proof state:
case h
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
⊢ 0 = 0 ⊗ₜ[R] 0

Next tactic:
rw [TensorProduct.zero_tmul]
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  

Proof state:
case tmul
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
m : M
n : N
⊢ ∃ m_1 n_1, m ⊗ₜ[R] n = m_1 ⊗ₜ[R] n_1

Next tactic:
| tmul m n => use m, n
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => 

Proof state:
case tmul
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
m : M
n : N
⊢ ∃ m_1 n_1, m ⊗ₜ[R] n = m_1 ⊗ₜ[R] n_1

Next tactic:
use m, n
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => use m, n
  

Proof state:
case add
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
x y : M ⊗[R] N
h₁ : ∃ m n, x = m ⊗ₜ[R] n
h₂ : ∃ m n, y = m ⊗ₜ[R] n
⊢ ∃ m n, x + y = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
| add x y h₁ h₂ =>
    obtain ⟨m₁, n₁, rfl⟩ := h₁
    obtain ⟨m₂, n₂, rfl⟩ := h₂
    apply h
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => use m, n
  | add x y h₁ h₂ =>
    

Proof state:
case add
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
x y : M ⊗[R] N
h₁ : ∃ m n, x = m ⊗ₜ[R] n
h₂ : ∃ m n, y = m ⊗ₜ[R] n
⊢ ∃ m n, x + y = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
obtain ⟨m₁, n₁, rfl⟩ := h₁
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => use m, n
  | add x y h₁ h₂ =>
    obtain ⟨m₁, n₁, rfl⟩ := h₁
    

Proof state:
case add.intro.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
y : M ⊗[R] N
h₂ : ∃ m n, y = m ⊗ₜ[R] n
m₁ : M
n₁ : N
⊢ ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + y = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
obtain ⟨m₂, n₂, rfl⟩ := h₂
theorem exists_eq_tmul_of_forall (x : TensorProduct R M N)
    (h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ n₁ + m₂ ⊗ₜ n₂ = m ⊗ₜ[R] n) :
    ∃ m n, x = m ⊗ₜ n := by
  induction x using TensorProduct.induction_on with
  | zero =>
    use 0, 0
    rw [TensorProduct.zero_tmul]
  | tmul m n => use m, n
  | add x y h₁ h₂ =>
    obtain ⟨m₁, n₁, rfl⟩ := h₁
    obtain ⟨m₂, n₂, rfl⟩ := h₂
    

Proof state:
case add.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁸ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁷ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁶ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹⁵ : AddCommMonoid M
inst✝¹⁴ : AddCommMonoid N
inst✝¹³ : AddCommMonoid P
inst✝¹² : AddCommMonoid Q
inst✝¹¹ : AddCommMonoid S
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid T
inst✝⁹ : Module R M
inst✝⁸ : Module R N
inst✝⁷ : Module R P
inst✝⁶ : Module R Q
inst✝⁵ : Module R S
inst✝⁴ : Module R T
inst✝³ : DistribMulAction R' M
inst✝² : Module R'' M
inst✝¹ : SMulCommClass R R' M
inst✝ : SMulCommClass R R'' M
h : ∀ (m₁ m₂ : M) (n₁ n₂ : N), ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n
m₁ : M
n₁ : N
m₂ : M
n₂ : N
⊢ ∃ m n, m₁ ⊗ₜ[R] n₁ + m₂ ⊗ₜ[R] n₂ = m ⊗ₜ[R] n

Next tactic:
apply h
/-- Auxiliary function to constructing a linear map `M ⊗ N → P` given a bilinear map `M → N → P`
with the property that its composition with the canonical bilinear map `M → N → M ⊗ N` is
the given bilinear map `M → N → P`. -/
def liftAux : M ⊗[R] N →+ P :=
  liftAddHom (LinearMap.toAddMonoidHom'.comp <| f.toAddMonoidHom)
    fun r m n => by 

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁵ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁴ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹³ : AddCommMonoid M
inst✝¹² : AddCommMonoid N
inst✝¹¹ : AddCommMonoid P
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid Q
inst✝⁹ : AddCommMonoid S
inst✝⁸ : AddCommMonoid T
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : Module R N
inst✝⁵ : Module R P
inst✝⁴ : Module R Q
inst✝³ : Module R S
inst✝² : Module R T
inst✝¹ : DistribMulAction R' M
inst✝ : Module R'' M
f : M →ₗ[R] N →ₗ[R] P
r : R
m : M
n : N
⊢ ((AddMonoidHom.comp LinearMap.toAddMonoidHom' (LinearMap.toAddMonoidHom f)) (r • m)) n =
    ((AddMonoidHom.comp LinearMap.toAddMonoidHom' (LinearMap.toAddMonoidHom f)) m) (r • n)

Next tactic:
dsimp
/-- Auxiliary function to constructing a linear map `M ⊗ N → P` given a bilinear map `M → N → P`
with the property that its composition with the canonical bilinear map `M → N → M ⊗ N` is
the given bilinear map `M → N → P`. -/
def liftAux : M ⊗[R] N →+ P :=
  liftAddHom (LinearMap.toAddMonoidHom'.comp <| f.toAddMonoidHom)
    fun r m n => by dsimp; 

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁵ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁴ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹³ : AddCommMonoid M
inst✝¹² : AddCommMonoid N
inst✝¹¹ : AddCommMonoid P
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid Q
inst✝⁹ : AddCommMonoid S
inst✝⁸ : AddCommMonoid T
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : Module R N
inst✝⁵ : Module R P
inst✝⁴ : Module R Q
inst✝³ : Module R S
inst✝² : Module R T
inst✝¹ : DistribMulAction R' M
inst✝ : Module R'' M
f : M →ₗ[R] N →ₗ[R] P
r : R
m : M
n : N
⊢ (f (r • m)) n = (f m) (r • n)

Next tactic:
rw [LinearMap.map_smul₂, map_smul]
@[simp]
theorem liftAux.smul (r : R) (x) : liftAux f (r • x) = r • liftAux f x :=
  TensorProduct.induction_on x (smul_zero _).symm
    (fun p q => by 

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁵ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁴ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹³ : AddCommMonoid M
inst✝¹² : AddCommMonoid N
inst✝¹¹ : AddCommMonoid P
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid Q
inst✝⁹ : AddCommMonoid S
inst✝⁸ : AddCommMonoid T
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : Module R N
inst✝⁵ : Module R P
inst✝⁴ : Module R Q
inst✝³ : Module R S
inst✝² : Module R T
inst✝¹ : DistribMulAction R' M
inst✝ : Module R'' M
f : M →ₗ[R] N →ₗ[R] P
r : R
x : M ⊗[R] N
p : M
q : N
⊢ (liftAux f) (r • p ⊗ₜ[R] q) = r • (liftAux f) (p ⊗ₜ[R] q)

Next tactic:
simp_rw [← tmul_smul, liftAux_tmul, (f p).map_smul]
@[simp]
theorem liftAux.smul (r : R) (x) : liftAux f (r • x) = r • liftAux f x :=
  TensorProduct.induction_on x (smul_zero _).symm
    (fun p q => by simp_rw [← tmul_smul, liftAux_tmul, (f p).map_smul])
    fun p q ih1 ih2 => by 

Proof state:
R : Type u_1
inst✝¹⁶ : CommSemiring R
R' : Type u_2
inst✝¹⁵ : Monoid R'
R'' : Type u_3
inst✝¹⁴ : Semiring R''
M : Type u_4
N : Type u_5
P : Type u_6
Q : Type u_7
S : Type u_8
T : Type u_9
inst✝¹³ : AddCommMonoid M
inst✝¹² : AddCommMonoid N
inst✝¹¹ : AddCommMonoid P
inst✝¹⁰ : AddCommMonoid Q
inst✝⁹ : AddCommMonoid S
inst✝⁸ : AddCommMonoid T
inst✝⁷ : Module R M
inst✝⁶ : Module R N
inst✝⁵ : Module R P
inst✝⁴ : Module R Q
inst✝³ : Module R S
inst✝² : Module R T
inst✝¹ : DistribMulAction R' M
inst✝ : Module R'' M
f : M →ₗ[R] N →ₗ[R] P
r : R
x p q : M ⊗[R] N
ih1 : (liftAux f) (r • p) = r • (liftAux f) p
ih2 : (liftAux f) (r • q) = r • (liftAux f) q
⊢ (liftAux f) (r • (p + q)) = r • (liftAux f) (p + q)

Next tactic:
simp_rw [smul_add, (liftAux f).map_add, ih1, ih2, smul_add]