Theorem: multiplicity.geom_sum₂_eq_one
File: Mathlib/NumberTheory/Multiplicity.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ multiplicity (↑p) (∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - 1 - i)) = 1
state_after: R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ multiplicity (↑p) (∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)) = 1
tactic: rw [← Nat.cast_one]
state_before: R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ multiplicity (↑p) (∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)) = 1
state_after: case refine_1
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ ↑p ^ 1 ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)

case refine_2
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
tactic: refine multiplicity.eq_coe_iff.2 ⟨?_, ?_⟩
state_before: case refine_2
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ x
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
state_after: case refine_2
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ y
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
tactic: rw [dvd_iff_dvd_of_dvd_sub hxy] at hx
state_before: case refine_2
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hxy : ↑p ∣ x - y
hx : ¬↑p ∣ y
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
state_after: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
tactic: cases' hxy with k hk
state_before: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ (1 + 1) ∣ ∑ i ∈ range p, x ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
state_after: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ 2 ∣ ∑ i ∈ range p, (y + ↑p * k) ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
tactic: rw [one_add_one_eq_two, eq_add_of_sub_eq' hk]
state_before: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ 2 ∣ ∑ i ∈ range p, (y + ↑p * k) ^ i * y ^ (p - ↑1 - i)
state_after: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ 2 ∣ ↑p * y ^ (p - 1)
tactic: refine mt (dvd_iff_dvd_of_dvd_sub (@odd_sq_dvd_geom_sum₂_sub _ _ y k _ hp1)).mp ?_
state_before: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ^ 2 ∣ ↑p * y ^ (p - 1)
state_after: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ∣ y ^ (p - 1)
tactic: rw [pow_two, mul_dvd_mul_iff_left hp.ne_zero]
state_before: case refine_2.intro
R : Type u_1
n : ℕ
inst✝² : CommRing R
a b x y : R
p : ℕ
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : DecidableRel fun x x_1 => x ∣ x_1
hp : Prime ↑p
hp1 : Odd p
hx : ¬↑p ∣ y
k : R
hk : x - y = ↑p * k
⊢ ¬↑p ∣ y ^ (p - 1)
state_after: no goals
tactic: exact mt hp.dvd_of_dvd_pow hx