Theorem: IsGalois.is_separable_splitting_field
File: Mathlib/FieldTheory/Galois.lean

Proof steps:
state_before: F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
⊢ ∃ p, p.Separable ∧ Polynomial.IsSplittingField F E p
state_after: case intro
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ ∃ p, p.Separable ∧ Polynomial.IsSplittingField F E p
tactic: cases' Field.exists_primitive_element F E with α h1
state_before: case intro
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ ∃ p, p.Separable ∧ Polynomial.IsSplittingField F E p
state_after: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E) = ⊤
tactic: use minpoly F α, separable F α, IsGalois.splits F α
state_before: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E) = ⊤
state_after: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ F⟮α⟯.toSubalgebra ≤ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E)
tactic: rw [eq_top_iff, ← IntermediateField.top_toSubalgebra, ← h1]
state_before: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ F⟮α⟯.toSubalgebra ≤ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E)
state_after: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ Algebra.adjoin F {α} ≤ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E)
tactic: rw [IntermediateField.adjoin_simple_toSubalgebra_of_integral (integral F α)]
state_before: case adjoin_rootSet'
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ Algebra.adjoin F {α} ≤ Algebra.adjoin F ((minpoly F α).rootSet E)
state_after: case adjoin_rootSet'.H
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ {α} ⊆ (minpoly F α).rootSet E
tactic: apply Algebra.adjoin_mono
state_before: case adjoin_rootSet'.H
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ {α} ⊆ (minpoly F α).rootSet E
state_after: case adjoin_rootSet'.H
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ minpoly F α ≠ 0 ∧ (Polynomial.aeval α) (minpoly F α) = 0
tactic: rw [Set.singleton_subset_iff, Polynomial.mem_rootSet]
state_before: case adjoin_rootSet'.H
F : Type u_1
inst✝⁴ : Field F
E : Type u_2
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
inst✝¹ : FiniteDimensional F E
inst✝ : IsGalois F E
α : E
h1 : F⟮α⟯ = ⊤
⊢ minpoly F α ≠ 0 ∧ (Polynomial.aeval α) (minpoly F α) = 0
state_after: no goals
tactic: exact ⟨minpoly.ne_zero (integral F α), minpoly.aeval _ _⟩