Theorem: minpoly.natSepDegree_eq_one_iff_pow_mem
File: Mathlib/FieldTheory/SeparableDegree.lean

Proof steps:
state_before: F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1 ↔ ∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range
state_after: case h.e'_2.a
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
⊢ (∃ n, x ^ q ^ n ∈ (algebraMap F E).range) ↔ ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0

case convert_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1 ↔ ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
tactic: convert_to _ ↔ ∃ (n : ℕ) (y : F), Polynomial.aeval x (X ^ q ^ n - C y) = 0
state_before: case convert_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1 ↔ ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
state_after: case convert_2.refine_1
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
h : (minpoly F x).natSepDegree = 1
⊢ ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0

case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1
tactic: refine ⟨fun h ↦ ?_, fun ⟨n, y, h⟩ ↦ ?_⟩
state_before: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1
state_after: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1
tactic: have hnezero := X_pow_sub_C_ne_zero (expChar_pow_pos F q n) y
state_before: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ (minpoly F x).natSepDegree = 1
state_after: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ 1 ≤ (minpoly F x).natSepDegree
tactic: refine ((natSepDegree_le_of_dvd _ _ (minpoly.dvd F x h) hnezero).trans_eq <|
    natSepDegree_X_pow_char_pow_sub_C q n y).antisymm ?_
state_before: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ 1 ≤ (minpoly F x).natSepDegree
state_after: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ 1 ≤ (minpoly F x).natDegree
tactic: rw [Nat.one_le_iff_ne_zero, natSepDegree_ne_zero_iff, ← Nat.one_le_iff_ne_zero]
state_before: case convert_2.refine_2
F : Type u
E : Type v
inst✝⁴ : Field F
inst✝³ : Field E
inst✝² : Algebra F E
K : Type w
inst✝¹ : Field K
inst✝ : Algebra F K
q : ℕ
hF : ExpChar F q
x : E
x✝ : ∃ n y, (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
n : ℕ
y : F
h : (Polynomial.aeval x) (X ^ q ^ n - C y) = 0
hnezero : X ^ q ^ n - C y ≠ 0
⊢ 1 ≤ (minpoly F x).natDegree
state_after: no goals
tactic: exact minpoly.natDegree_pos <| IsAlgebraic.isIntegral ⟨_, hnezero, h⟩