Module: Mathlib.Algebra.Lie.LieTheorem

Goal state before:
pp: case h.refine_1
k : Type u_1
inst✝¹⁰ : Field k
L : Type u_2
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra k L
V : Type u_3
inst✝⁷ : AddCommGroup V
inst✝⁶ : Module k V
inst✝⁵ : LieRingModule L V
inst✝⁴ : LieModule k L V
inst✝³ : CharZero k
inst✝² : Module.Finite k V
inst✝¹ : IsTriangularizable k L V
A : LieIdeal k L
hA✝ : IsCoatom ↑A
χ₀ : Module.Dual k ↥A
inst✝ : Nontrivial ↥(weightSpace V ⇑χ₀)
z : L
hz : z ∉ ↑A
e : ↥(k ∙ z) ≃ₗ[k] k := (LinearEquiv.toSpanNonzeroSingleton k L z ⋯).symm
he : ∀ (x : ↥(k ∙ z)), e x • z = ↑x
hA : IsCompl (↑A) (k ∙ z)
π₁ : L →ₗ[k] ↥A := (↑A).projectionOnto (k ∙ z) hA
π₂ : L →ₗ[k] ↥(k ∙ z) := (k ∙ z).projectionOnto (LieIdeal.toLieSubalgebra k L A).toSubmodule ⋯
W : LieSubmodule k L V := weightSpaceOfIsLieTower k V ⇑χ₀
c : k
hc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvalue c
v : V
hv : v ∈ W
hvc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvector c ⟨v, hv⟩
hv' : ∀ (x : ↥A), ⁅x, v⁆ = χ₀ x • v
⊢ v ∈ weightSpace V ⇑(χ₀ ∘ₗ π₁ + c • ↑e ∘ₗ π₂)

pp: case h.refine_2
k : Type u_1
inst✝¹⁰ : Field k
L : Type u_2
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra k L
V : Type u_3
inst✝⁷ : AddCommGroup V
inst✝⁶ : Module k V
inst✝⁵ : LieRingModule L V
inst✝⁴ : LieModule k L V
inst✝³ : CharZero k
inst✝² : Module.Finite k V
inst✝¹ : IsTriangularizable k L V
A : LieIdeal k L
hA✝ : IsCoatom ↑A
χ₀ : Module.Dual k ↥A
inst✝ : Nontrivial ↥(weightSpace V ⇑χ₀)
z : L
hz : z ∉ ↑A
e : ↥(k ∙ z) ≃ₗ[k] k := (LinearEquiv.toSpanNonzeroSingleton k L z ⋯).symm
he : ∀ (x : ↥(k ∙ z)), e x • z = ↑x
hA : IsCompl (↑A) (k ∙ z)
π₁ : L →ₗ[k] ↥A := (↑A).projectionOnto (k ∙ z) hA
π₂ : L →ₗ[k] ↥(k ∙ z) := (k ∙ z).projectionOnto (LieIdeal.toLieSubalgebra k L A).toSubmodule ⋯
W : LieSubmodule k L V := weightSpaceOfIsLieTower k V ⇑χ₀
c : k
hc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvalue c
v : V
hv : v ∈ W
hvc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvector c ⟨v, hv⟩
hv' : ∀ (x : ↥A), ⁅x, v⁆ = χ₀ x • v
⊢ ⟨v, ?h.refine_1⟩ ≠ 0

Tactic:
· rw [mem_weightSpace]
    intro x
    have hπ : (π₁ x : L) + π₂ x = x := projection_add_projection_eq_self hA x
    suffices ⁅projection _ _ hA.symm x, v⁆ = (c • e (π₂ x)) • v by
      calc ⁅x, v⁆
          = ⁅π₁ x, v⁆ + ⁅projection _ _ hA.symm x, v⁆ := congr(⁅$hπ.symm, v⁆) ▸ add_lie _ _ _
        _ = χ₀ (π₁ x) • v + (c • e (π₂ x)) • v    := by rw [hv' (π₁ x), this]
        _ = _ := by simp [add_smul]
    calc ⁅projection _ _ hA.symm x, v⁆
        = e (π₂ x) • ↑(c • ⟨v, hv⟩ : W) := by
          rw [projection_apply, ← he, smul_lie, ← hvc.apply_eq_smul]; rfl
      _ = (c • e (π₂ x)) • v            := by rw [smul_assoc, smul_comm]; rfl

Goal state after:
case h.refine_2
k : Type u_1
inst✝¹⁰ : Field k
L : Type u_2
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra k L
V : Type u_3
inst✝⁷ : AddCommGroup V
inst✝⁶ : Module k V
inst✝⁵ : LieRingModule L V
inst✝⁴ : LieModule k L V
inst✝³ : CharZero k
inst✝² : Module.Finite k V
inst✝¹ : IsTriangularizable k L V
A : LieIdeal k L
hA✝ : IsCoatom ↑A
χ₀ : Module.Dual k ↥A
inst✝ : Nontrivial ↥(weightSpace V ⇑χ₀)
z : L
hz : z ∉ ↑A
e : ↥(k ∙ z) ≃ₗ[k] k := (LinearEquiv.toSpanNonzeroSingleton k L z ⋯).symm
he : ∀ (x : ↥(k ∙ z)), e x • z = ↑x
hA : IsCompl (↑A) (k ∙ z)
π₁ : L →ₗ[k] ↥A := (↑A).projectionOnto (k ∙ z) hA
π₂ : L →ₗ[k] ↥(k ∙ z) := (k ∙ z).projectionOnto (LieIdeal.toLieSubalgebra k L A).toSubmodule ⋯
W : LieSubmodule k L V := weightSpaceOfIsLieTower k V ⇑χ₀
c : k
hc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvalue c
v : V
hv : v ∈ W
hvc : ((toEnd k L ↥W) z).HasEigenvector c ⟨v, hv⟩
hv' : ∀ (x : ↥A), ⁅x, v⁆ = χ₀ x • v
⊢ ⟨v, ⋯⟩ ≠ 0