Theorem: Polynomial.cyclotomic'_eq_X_pow_sub_one_div
File: Mathlib/RingTheory/Polynomial/Cyclotomic/Basic.lean

Proof steps:
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
⊢ cyclotomic' n K = (X ^ n - 1) /ₘ ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
⊢ cyclotomic' n K =
    (cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K) /ₘ ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K
tactic: rw [← prod_cyclotomic'_eq_X_pow_sub_one hpos h, ← Nat.cons_self_properDivisors hpos.ne',
    Finset.prod_cons]
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
⊢ cyclotomic' n K =
    (cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K) /ₘ ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ cyclotomic' n K =
    (cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K) /ₘ ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K
tactic: have prod_monic : (∏ i ∈ Nat.properDivisors n, cyclotomic' i K).Monic := by
    apply monic_prod_of_monic
    intro i _
    exact cyclotomic'.monic i K
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ cyclotomic' n K =
    (cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K) /ₘ ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ 0 + (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K) * cyclotomic' n K =
      cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K ∧
    degree 0 < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
tactic: rw [(div_modByMonic_unique (cyclotomic' n K) 0 prod_monic _).1]
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ 0 + (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K) * cyclotomic' n K =
      cyclotomic' n K * ∏ x ∈ n.properDivisors, cyclotomic' x K ∧
    degree 0 < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K) * cyclotomic' n K =
      cyclotomic' n K * ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K ∧
    ⊥ < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
tactic: simp only [degree_zero, zero_add]
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K) * cyclotomic' n K =
      cyclotomic' n K * ∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K ∧
    ⊥ < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ ⊥ < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
tactic: refine ⟨by rw [mul_comm], ?_⟩
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ ⊥ < (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree ≠ ⊥
tactic: rw [bot_lt_iff_ne_bot]
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
⊢ (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree ≠ ⊥
state_after: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h✝ : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
h : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree = ⊥
⊢ False
tactic: intro h
state_before: K✝ : Type u_1
inst✝² : Field K✝
K : Type u_2
inst✝¹ : CommRing K
inst✝ : IsDomain K
ζ : K
n : ℕ
hpos : 0 < n
h✝ : IsPrimitiveRoot ζ n
prod_monic : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).Monic
h : (∏ i ∈ n.properDivisors, cyclotomic' i K).degree = ⊥
⊢ False
state_after: no goals
tactic: exact Monic.ne_zero prod_monic (degree_eq_bot.1 h)