Theorem: LieAlgebra.IsKilling.cartanEquivDual_symm_apply_mem_corootSpace
File: Mathlib/Algebra/Lie/Weights/Killing.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
state_after: case intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
tactic: obtain ⟨e : L, he₀ : e ≠ 0, he : ∀ x, ⁅x, e⁆ = α x • e⟩ := exists_forall_lie_eq_smul K H L α
state_before: case intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
state_after: case intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
tactic: have heα : e ∈ rootSpace H α := (mem_weightSpace L α e).mpr fun x ↦ ⟨1, by simp [← he x]⟩
state_before: case intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
state_after: case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
f : L
hfα : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
hf : ((killingForm K L) e) f ≠ 0
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
tactic: obtain ⟨f, hfα, hf⟩ : ∃ f ∈ rootSpace H (-α), killingForm K L e f ≠ 0 := by
    contrapose! he₀
    simpa using mem_ker_killingForm_of_mem_rootSpace_of_forall_rootSpace_neg K L H heα he₀
state_before: case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
f : L
hfα : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
hf : ((killingForm K L) e) f ≠ 0
⊢ (cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α) ∈ corootSpace ⇑α
state_after: case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
f : L
hfα : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
hf : ((killingForm K L) e) f ≠ 0
⊢ ⁅e, f⁆ = ((killingForm K L) e) f • ↑((cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α))
tactic: suffices ⁅e, f⁆ = killingForm K L e f • ((cartanEquivDual H).symm α : L) from
    (mem_corootSpace α).mpr <| Submodule.subset_span ⟨(killingForm K L e f)⁻¹ • e,
      Submodule.smul_mem _ _ heα, f, hfα, by simpa [inv_smul_eq_iff₀ hf]⟩
state_before: case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
K : Type u_2
L : Type u_3
inst✝⁸ : CommRing R
inst✝⁷ : LieRing L
inst✝⁶ : LieAlgebra R L
inst✝⁵ : Field K
inst✝⁴ : LieAlgebra K L
inst✝³ : FiniteDimensional K L
H : LieSubalgebra K L
inst✝² : H.IsCartanSubalgebra
inst✝¹ : IsTriangularizable K (↥H) L
inst✝ : IsKilling K L
α : Weight K (↥H) L
e : L
he₀ : e ≠ 0
he : ∀ (x : ↥H), ⁅x, e⁆ = α x • e
heα : e ∈ rootSpace H ⇑α
f : L
hfα : f ∈ rootSpace H (-⇑α)
hf : ((killingForm K L) e) f ≠ 0
⊢ ⁅e, f⁆ = ((killingForm K L) e) f • ↑((cartanEquivDual H).symm (Weight.toLinear K (↥H) L α))
state_after: no goals
tactic: exact lie_eq_killingForm_smul_of_mem_rootSpace_of_mem_rootSpace_neg_aux heα hfα he