Theorem: Polynomial.derivative_rootMultiplicity_of_root_of_mem_nonZeroDivisors
File: Mathlib/Algebra/Polynomial/FieldDivision.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1
state_after: case pos
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
h : p = 0
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1

case neg
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
h : ¬p = 0
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1
tactic: by_cases h : p = 0
state_before: case neg
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
h : ¬p = 0
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1
state_after: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
h : ¬p = 0
g : R[X]
hp : p = (X - C t) ^ rootMultiplicity t p * g
hndvd : ¬X - C t ∣ g
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1
tactic: obtain ⟨g, hp, hndvd⟩ := p.exists_eq_pow_rootMultiplicity_mul_and_not_dvd h t
state_before: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
hnzd : ↑(rootMultiplicity t p) ∈ nonZeroDivisors R
h : ¬p = 0
g : R[X]
hp : p = (X - C t) ^ rootMultiplicity t p * g
hndvd : ¬X - C t ∣ g
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = rootMultiplicity t p - 1
state_after: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
tactic: set m := p.rootMultiplicity t
state_before: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
state_after: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
tactic: have hm : m - 1 + 1 = m := Nat.sub_add_cancel <| (rootMultiplicity_pos h).2 hpt
state_before: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
state_after: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd✝ : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
hndvd : ¬(X - C t) ^ m ∣ derivative p
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
tactic: have hndvd : ¬(X - C t) ^ m ∣ derivative p := by
    rw [hp, derivative_mul, dvd_add_left (dvd_mul_right _ _),
      derivative_X_sub_C_pow, ← hm, pow_succ, hm, mul_comm (C _), mul_assoc,
      dvd_cancel_left_mem_nonZeroDivisors (monic_X_sub_C t |>.pow _ |>.mem_nonZeroDivisors)]
    rw [dvd_iff_isRoot, IsRoot] at hndvd ⊢
    rwa [eval_mul, eval_C, mul_left_mem_nonZeroDivisors_eq_zero_iff hnzd]
state_before: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd✝ : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
hndvd : ¬(X - C t) ^ m ∣ derivative p
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
state_after: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd✝ : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
hndvd : ¬(X - C t) ^ m ∣ derivative p
hnezero : derivative p ≠ 0
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
tactic: have hnezero : derivative p ≠ 0 := fun h ↦ hndvd (by rw [h]; exact dvd_zero _)
state_before: case neg.intro.intro
R : Type u
S : Type v
k : Type y
A : Type z
a b : R
n : ℕ
inst✝ : CommRing R
p : R[X]
t : R
hpt : p.IsRoot t
h : ¬p = 0
g : R[X]
hndvd✝ : ¬X - C t ∣ g
m : ℕ := rootMultiplicity t p
hnzd : ↑m ∈ nonZeroDivisors R
hp : p = (X - C t) ^ m * g
hm : m - 1 + 1 = m
hndvd : ¬(X - C t) ^ m ∣ derivative p
hnezero : derivative p ≠ 0
⊢ rootMultiplicity t (derivative p) = m - 1
state_after: no goals
tactic: exact le_antisymm (by rwa [rootMultiplicity_le_iff hnezero, hm])
    (rootMultiplicity_sub_one_le_derivative_rootMultiplicity_of_ne_zero _ t hnezero)