Theorem: prime_dvd_char_iff_dvd_card
File: Mathlib/Algebra/CharP/CharAndCard.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
⊢ p ∣ ringChar R ↔ p ∣ Fintype.card R
state_after: R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
⊢ p ∣ ringChar R
tactic: refine
    ⟨fun h =>
      h.trans <|
        Int.natCast_dvd_natCast.mp <|
          (CharP.intCast_eq_zero_iff R (ringChar R) (Fintype.card R)).mp <|
            mod_cast Nat.cast_card_eq_zero R,
      fun h => ?_⟩
state_before: R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
⊢ p ∣ ringChar R
state_after: R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
⊢ False
tactic: by_contra h₀
state_before: R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
⊢ False
state_after: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
⊢ False
tactic: rcases exists_prime_addOrderOf_dvd_card p h with ⟨r, hr⟩
state_before: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
⊢ False
state_after: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
hr₁ : addOrderOf r • r = 0
⊢ False
tactic: have hr₁ := addOrderOf_nsmul_eq_zero r
state_before: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
hr₁ : addOrderOf r • r = 0
⊢ False
state_after: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
hr₁ : ↑p * r = 0
⊢ False
tactic: rw [hr, nsmul_eq_mul] at hr₁
state_before: case intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
hr₁ : ↑p * r = 0
⊢ False
state_after: case intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
hr₁ : ↑p * r = 0
u : R
hu : u * ↑p = 1
⊢ False
tactic: rcases IsUnit.exists_left_inv ((isUnit_iff_not_dvd_char R p).mpr h₀) with ⟨u, hu⟩
state_before: case intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
u : R
hu : u * ↑p = 1
hr₁ : u * (↑p * r) = u * 0
⊢ False
state_after: case intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
u : R
hu : u * ↑p = 1
hr₁ : r = 0
⊢ False
tactic: rw [mul_zero, ← mul_assoc, hu, one_mul] at hr₁
state_before: case intro.intro
R : Type u_1
inst✝² : CommRing R
inst✝¹ : Fintype R
p : ℕ
inst✝ : Fact (Nat.Prime p)
h : p ∣ Fintype.card R
h₀ : ¬p ∣ ringChar R
r : R
hr : addOrderOf r = p
u : R
hu : u * ↑p = 1
hr₁ : r = 0
⊢ False
state_after: no goals
tactic: exact mt AddMonoid.addOrderOf_eq_one_iff.mpr (ne_of_eq_of_ne hr (Nat.Prime.ne_one Fact.out)) hr₁