Theorem: isIntegral_localization
File: Mathlib/RingTheory/Localization/Integral.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegral
state_after: R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
tactic: intro x
state_before: R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
state_after: case intro.mk.mk
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
hu : u ∈ Algebra.algebraMapSubmonoid S M
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, hu⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, hu⟩).1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
tactic: obtain ⟨⟨s, ⟨u, hu⟩⟩, hx⟩ := surj (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) x
state_before: case intro.mk.mk
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
hu : u ∈ Algebra.algebraMapSubmonoid S M
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, hu⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, hu⟩).1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
state_after: case intro.mk.mk.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
tactic: obtain ⟨v, hv⟩ := hu
state_before: case intro.mk.mk.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
state_after: case intro.mk.mk.intro.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
v' : Rₘ
hv' : v' * (algebraMap R Rₘ) ↑⟨v, ⋯⟩ = 1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
tactic: obtain ⟨v', hv'⟩ := isUnit_iff_exists_inv'.1 (map_units Rₘ ⟨v, hv.1⟩)
state_before: case intro.mk.mk.intro.intro
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
v' : Rₘ
hv' : v' * (algebraMap R Rₘ) ↑⟨v, ⋯⟩ = 1
⊢ (IsLocalization.map Sₘ (algebraMap R S) ⋯).IsIntegralElem x
state_after: case intro.mk.mk.intro.intro.refine_1
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
v' : Rₘ
hv' : v' * (algebraMap R Rₘ) ↑⟨v, ⋯⟩ = 1
⊢ (algebraMap Rₘ Sₘ) v' * (algebraMap S Sₘ) u = 1

case intro.mk.mk.intro.intro.refine_2
R : Type u_1
inst✝¹⁰ : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_2
inst✝⁹ : CommRing S
inst✝⁸ : Algebra R S
P : Type u_3
inst✝⁷ : CommRing P
Rₘ : Type u_4
Sₘ : Type u_5
inst✝⁶ : CommRing Rₘ
inst✝⁵ : CommRing Sₘ
inst✝⁴ : Algebra R Rₘ
inst✝³ : IsLocalization M Rₘ
inst✝² : Algebra S Sₘ
inst✝¹ : IsLocalization (Algebra.algebraMapSubmonoid S M) Sₘ
inst✝ : Algebra.IsIntegral R S
x : Sₘ
s u : S
v : R
hv : v ∈ ↑M ∧ (algebraMap R S) v = u
hx : x * (algebraMap S Sₘ) ↑(s, ⟨u, ⋯⟩).2 = (algebraMap S Sₘ) (s, ⟨u, ⋯⟩).1
v' : Rₘ
hv' : v' * (algebraMap R Rₘ) ↑⟨v, ⋯⟩ = 1
⊢ IsIntegral Rₘ (x * (algebraMap S Sₘ) u)
tactic: refine @IsIntegral.of_mul_unit Rₘ _ _ _ (localizationAlgebra M S) x (algebraMap S Sₘ u) v' ?_ ?_