Theorem: LieAlgebra.lie_mem_weightSpace_of_mem_weightSpace
File: Mathlib/Algebra/Lie/Weights/Cartan.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpace M (χ₁ + χ₂)
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
⊢ ∀ (i : ↥H), ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) i) i
tactic: rw [weightSpace, LieSubmodule.mem_iInf]
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
⊢ ∀ (i : ↥H), ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) i) i
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
tactic: intro y
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hx : x ∈ rootSpace H χ₁
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
y : ↥H
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
y : ↥H
hx : x ∈ weightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
tactic: replace hx : x ∈ weightSpaceOf L (χ₁ y) y := by
    rw [rootSpace, weightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hx; exact hx y
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
hm : m ∈ weightSpace M χ₂
y : ↥H
hx : x ∈ weightSpaceOf L (χ₁ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
y : ↥H
hx : x ∈ weightSpaceOf L (χ₁ y) y
hm : m ∈ weightSpaceOf M (χ₂ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
tactic: replace hm : m ∈ weightSpaceOf M (χ₂ y) y := by
    rw [weightSpace, LieSubmodule.mem_iInf] at hm; exact hm y
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
inst✝⁷ : CommRing R
inst✝⁶ : LieRing L
inst✝⁵ : LieAlgebra R L
H : LieSubalgebra R L
inst✝⁴ : IsNilpotent R ↥H
M : Type u_3
inst✝³ : AddCommGroup M
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : LieRingModule L M
inst✝ : LieModule R L M
χ₁ χ₂ : ↥H → R
x : L
m : M
y : ↥H
hx : x ∈ weightSpaceOf L (χ₁ y) y
hm : m ∈ weightSpaceOf M (χ₂ y) y
⊢ ⁅x, m⁆ ∈ weightSpaceOf M ((χ₁ + χ₂) y) y
state_after: no goals
tactic: exact lie_mem_maxGenEigenspace_toEnd hx hm