Theorem: ModularGroup.exists_row_one_eq_and_min_re
File: Mathlib/NumberTheory/Modular.lean

Proof steps:
state_before: g : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
⊢ ∃ g, ↑g 1 = cd ∧ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑g 1 = ↑g' 1 → |(g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
state_after: g : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
⊢ ∃ g, ↑g 1 = cd ∧ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑g 1 = ↑g' 1 → |(g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
tactic: haveI : Nonempty { g : SL(2, ℤ) // (↑ₘg) 1 = cd } :=
    let ⟨x, hx⟩ := bottom_row_surj hcd
    ⟨⟨x, hx.2⟩⟩
state_before: g : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
⊢ ∃ g, ↑g 1 = cd ∧ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑g 1 = ↑g' 1 → |(g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
state_after: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
⊢ ∃ g, ↑g 1 = cd ∧ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑g 1 = ↑g' 1 → |(g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
tactic: obtain ⟨g, hg⟩ := Filter.Tendsto.exists_forall_le (tendsto_abs_re_smul z hcd)
state_before: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
⊢ ∃ g, ↑g 1 = cd ∧ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑g 1 = ↑g' 1 → |(g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
state_after: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
⊢ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑↑g 1 = ↑g' 1 → |(↑g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
tactic: refine ⟨g, g.2, ?_⟩
state_before: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
⊢ ∀ (g' : SL(2, ℤ)), ↑↑g 1 = ↑g' 1 → |(↑g • z).re| ≤ |(g' • z).re|
state_after: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
g1 : SL(2, ℤ)
hg1 : ↑↑g 1 = ↑g1 1
⊢ |(↑g • z).re| ≤ |(g1 • z).re|
tactic: intro g1 hg1
state_before: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
g1 : SL(2, ℤ)
hg1 : ↑↑g 1 = ↑g1 1
⊢ |(↑g • z).re| ≤ |(g1 • z).re|
state_after: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this✝ : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
g1 : SL(2, ℤ)
hg1 : ↑↑g 1 = ↑g1 1
this : g1 ∈ (fun g => ↑g 1) ⁻¹' {cd}
⊢ |(↑g • z).re| ≤ |(g1 • z).re|
tactic: have : g1 ∈ (fun g : SL(2, ℤ) => (↑ₘg) 1) ⁻¹' {cd} := by
    rw [Set.mem_preimage, Set.mem_singleton_iff]
    exact Eq.trans hg1.symm (Set.mem_singleton_iff.mp (Set.mem_preimage.mp g.2))
state_before: case intro
g✝ : SL(2, ℤ)
z : ℍ
cd : Fin 2 → ℤ
hcd : IsCoprime (cd 0) (cd 1)
this✝ : Nonempty { g // ↑g 1 = cd }
g : { g // ↑g 1 = cd }
hg : ∀ (a : { g // ↑g 1 = cd }), |(↑g • z).re| ≤ |(↑a • z).re|
g1 : SL(2, ℤ)
hg1 : ↑↑g 1 = ↑g1 1
this : g1 ∈ (fun g => ↑g 1) ⁻¹' {cd}
⊢ |(↑g • z).re| ≤ |(g1 • z).re|
state_after: no goals
tactic: exact hg ⟨g1, this⟩