Module: Mathlib.RingTheory.Etale.QuasiFinite

Goal state before:
pp: R : Type u
S : Type v
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : FiniteType R S
p : Ideal R
inst✝³ : p.IsPrime
q : Ideal S
inst✝² : q.IsPrime
inst✝¹ : q.LiesOver p
inst✝ : QuasiFiniteAt R q
s : S
hsq : s ∉ q
hRs : IsIntegral R s
hs : ∀ (q' : Ideal S), q'.IsPrime → q' ≠ q → q'.LiesOver p → s ∈ q'
hs₀ :
  ∀ (q' : Ideal ↥(integralClosure R S)),
    q'.IsPrime → q' ≠ Ideal.under (↥(integralClosure R S)) q → q'.LiesOver p → ⟨s, hRs⟩ ∈ q'
m : ℕ
f : R[X]
b : p.ResidueField[X]
hfm : f.Monic
hbm : b.Monic
hab : IsCoprime (X ^ (m + 1)) b
hfab : Polynomial.map (algebraMap R p.ResidueField) f = X ^ (m + 1) * b
hf : (aeval s) f = 0
R' : Type u
w✝⁴ : CommRing R'
w✝³ : Algebra R R'
w✝² : Etale R R'
P : Ideal R'
w✝¹ : P.IsPrime
w✝ : P.LiesOver p
a' b' : R'[X]
hP : Function.Bijective ⇑(Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯)
ha'm : a'.Monic
hb'm : b'.Monic
hfab' : Polynomial.map (algebraMap R R') f = a' * b'
c d : R'[X]
hcd : c * a' + d * b' = 1
ha' :
  Polynomial.map (Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯).toRingHom (X ^ (m + 1)) =
    Polynomial.map (algebraMap R' P.ResidueField) a'
hb' :
  Polynomial.map (Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯).toRingHom b =
    Polynomial.map (algebraMap R' P.ResidueField) b'
s₀ : ↥(integralClosure R S) := ⟨s, hRs⟩
hfs₀ : (aeval s₀) f = 0
s' : R' ⊗[R] S := 1 ⊗ₜ[R] s
hs'f : (aeval s') f = 0
hs₀'f : (aeval (1 ⊗ₜ[R] s₀)) f = 0
e₀ : R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S) := (aeval (1 ⊗ₜ[R] s₀)) (c * a')
he₀ : IsIdempotentElem e₀
e : R' ⊗[R] S := (aeval s') (c * a')
φ : R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S) →ₐ[R'] R' ⊗[R] S := TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val
he₀e : φ e₀ = e
he : IsIdempotentElem e
P' : ↑(P.primesOver (R' ⊗[R] S)) := (Ideal.fiberIsoOfBijectiveResidueField hP).symm ⟨q, ⋯⟩
this : Algebra (Localization.AtPrime P) (Localization.AtPrime ↑P') := Localization.AtPrime.algebraOfLiesOver P ↑P'
hP'q : Ideal.comap TensorProduct.includeRight.toRingHom ↑P' = q
hs'P' : s' ∉ ↑P'
ha'P' : (aeval s') a' ∉ ↑P'
hb'P' : (aeval s') b' ∈ ↑P'
⊢ ∃ R' x x_1,
    ∃ (_ : Etale R R'),
      ∃ P,
        ∃ (x_3 : P.IsPrime) (x_4 : P.LiesOver p),
          ∃ e,
            ∃ (_ : IsIdempotentElem e),
              ∃ e₀,
                ∃ (_ : IsIdempotentElem e₀) (_ :
                  (TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val) e₀ = e),
                  ∃ P',
                    ∃ (_ : P'.IsPrime) (_ : P'.LiesOver P),
                      Ideal.comap TensorProduct.includeRight.toRingHom P' = q ∧
                        e ∉ P' ∧
                          Function.Bijective ⇑(Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯) ∧
                            (∀ (P'' : Ideal (R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S))),
                                P''.IsPrime →
                                  P''.LiesOver P →
                                    e₀ ∉ P'' →
                                      P'' =
                                        Ideal.comap
                                          (TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val).toRingHom
                                          P') ∧
                              ∀ (P'' : Ideal (R' ⊗[R] S)), P''.IsPrime → P''.LiesOver P → e ∉ P'' → P'' = P'

Tactic:
have heP' : e ∉ P'.1 := by
    intro H
    have := P'.1.mul_mem_left (aeval s' d) hb'P'
    rw [← map_mul, eq_sub_iff_add_eq'.mpr hcd, map_sub, Submodule.sub_mem_iff_left _ H,
      map_one] at this
    exact Ideal.one_notMem _ this

Goal state after:
R : Type u
S : Type v
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : CommRing S
inst✝⁵ : Algebra R S
inst✝⁴ : FiniteType R S
p : Ideal R
inst✝³ : p.IsPrime
q : Ideal S
inst✝² : q.IsPrime
inst✝¹ : q.LiesOver p
inst✝ : QuasiFiniteAt R q
s : S
hsq : s ∉ q
hRs : IsIntegral R s
hs : ∀ (q' : Ideal S), q'.IsPrime → q' ≠ q → q'.LiesOver p → s ∈ q'
hs₀ :
  ∀ (q' : Ideal ↥(integralClosure R S)),
    q'.IsPrime → q' ≠ Ideal.under (↥(integralClosure R S)) q → q'.LiesOver p → ⟨s, hRs⟩ ∈ q'
m : ℕ
f : R[X]
b : p.ResidueField[X]
hfm : f.Monic
hbm : b.Monic
hab : IsCoprime (X ^ (m + 1)) b
hfab : Polynomial.map (algebraMap R p.ResidueField) f = X ^ (m + 1) * b
hf : (aeval s) f = 0
R' : Type u
w✝⁴ : CommRing R'
w✝³ : Algebra R R'
w✝² : Etale R R'
P : Ideal R'
w✝¹ : P.IsPrime
w✝ : P.LiesOver p
a' b' : R'[X]
hP : Function.Bijective ⇑(Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯)
ha'm : a'.Monic
hb'm : b'.Monic
hfab' : Polynomial.map (algebraMap R R') f = a' * b'
c d : R'[X]
hcd : c * a' + d * b' = 1
ha' :
  Polynomial.map (Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯).toRingHom (X ^ (m + 1)) =
    Polynomial.map (algebraMap R' P.ResidueField) a'
hb' :
  Polynomial.map (Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯).toRingHom b =
    Polynomial.map (algebraMap R' P.ResidueField) b'
s₀ : ↥(integralClosure R S) := ⟨s, hRs⟩
hfs₀ : (aeval s₀) f = 0
s' : R' ⊗[R] S := 1 ⊗ₜ[R] s
hs'f : (aeval s') f = 0
hs₀'f : (aeval (1 ⊗ₜ[R] s₀)) f = 0
e₀ : R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S) := (aeval (1 ⊗ₜ[R] s₀)) (c * a')
he₀ : IsIdempotentElem e₀
e : R' ⊗[R] S := (aeval s') (c * a')
φ : R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S) →ₐ[R'] R' ⊗[R] S := TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val
he₀e : φ e₀ = e
he : IsIdempotentElem e
P' : ↑(P.primesOver (R' ⊗[R] S)) := (Ideal.fiberIsoOfBijectiveResidueField hP).symm ⟨q, ⋯⟩
this : Algebra (Localization.AtPrime P) (Localization.AtPrime ↑P') := Localization.AtPrime.algebraOfLiesOver P ↑P'
hP'q : Ideal.comap TensorProduct.includeRight.toRingHom ↑P' = q
hs'P' : s' ∉ ↑P'
ha'P' : (aeval s') a' ∉ ↑P'
hb'P' : (aeval s') b' ∈ ↑P'
heP' : e ∉ ↑P'
⊢ ∃ R' x x_1,
    ∃ (_ : Etale R R'),
      ∃ P,
        ∃ (x_3 : P.IsPrime) (x_4 : P.LiesOver p),
          ∃ e,
            ∃ (_ : IsIdempotentElem e),
              ∃ e₀,
                ∃ (_ : IsIdempotentElem e₀) (_ :
                  (TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val) e₀ = e),
                  ∃ P',
                    ∃ (_ : P'.IsPrime) (_ : P'.LiesOver P),
                      Ideal.comap TensorProduct.includeRight.toRingHom P' = q ∧
                        e ∉ P' ∧
                          Function.Bijective ⇑(Ideal.ResidueField.mapₐ p P (ofId R R') ⋯) ∧
                            (∀ (P'' : Ideal (R' ⊗[R] ↥(integralClosure R S))),
                                P''.IsPrime →
                                  P''.LiesOver P →
                                    e₀ ∉ P'' →
                                      P'' =
                                        Ideal.comap
                                          (TensorProduct.map (AlgHom.id R' R') (integralClosure R S).val).toRingHom
                                          P') ∧
                              ∀ (P'' : Ideal (R' ⊗[R] S)), P''.IsPrime → P''.LiesOver P → e ∉ P'' → P'' = P'