Theorem: IsSl2Triple.HasPrimitiveVectorWith.pow_toEnd_f_eq_zero_of_eq_nat
File: Mathlib/Algebra/Lie/Sl2.lean

Proof steps:
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h e f : L
m : M
μ : R
t : IsSl2Triple h e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
⊢ ((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m = 0
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m = 0
⊢ False
tactic: by_contra h
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m = 0
⊢ False
state_after: R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m = 0
this : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m) (↑n - 2 * (↑n + 1))
⊢ False
tactic: have : t.HasPrimitiveVectorWith (ψ (n + 1)) (n - 2 * (n + 1) : R) :=
    { ne_zero := h
      lie_h := (P.lie_h_pow_toEnd_f _).trans (by simp [hn])
      lie_e := (P.lie_e_pow_succ_toEnd_f _).trans (by simp [hn]) }
state_before: R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m = 0
this : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m) (↑n - 2 * (↑n + 1))
⊢ False
state_after: case intro
R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m✝ : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m✝ μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝ = 0
this : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝) (↑n - 2 * (↑n + 1))
m : ℕ
hm : ↑n - 2 * (↑n + 1) = ↑m
⊢ False
tactic: obtain ⟨m, hm⟩ := this.exists_nat
state_before: case intro
R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m✝ : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m✝ μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝ = 0
this : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝) (↑n - 2 * (↑n + 1))
m : ℕ
hm : ↑n - 2 * (↑n + 1) = ↑m
⊢ False
state_after: case intro
R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m✝ : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m✝ μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝ = 0
this✝ : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝) (↑n - 2 * (↑n + 1))
m : ℕ
hm : ↑n - 2 * (↑n + 1) = ↑m
this : ↑n < ↑m + 2 * (↑n + 1)
⊢ False
tactic: have : (n : ℤ) < m + 2 * (n + 1) := by linarith
state_before: case intro
R : Type u_1
L : Type u_2
M : Type u_3
inst✝¹⁰ : CommRing R
inst✝⁹ : LieRing L
inst✝⁸ : LieAlgebra R L
inst✝⁷ : AddCommGroup M
inst✝⁶ : Module R M
inst✝⁵ : LieRingModule L M
inst✝⁴ : LieModule R L M
h✝ e f : L
m✝ : M
μ : R
t : IsSl2Triple h✝ e f
P : t.HasPrimitiveVectorWith m✝ μ
inst✝³ : IsNoetherian R M
inst✝² : NoZeroSMulDivisors R M
inst✝¹ : IsDomain R
inst✝ : CharZero R
n : ℕ
hn : μ = ↑n
h : ¬((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝ = 0
this✝ : t.HasPrimitiveVectorWith (((toEnd R L M) f ^ (n + 1)) m✝) (↑n - 2 * (↑n + 1))
m : ℕ
hm : ↑n - 2 * (↑n + 1) = ↑m
this : ↑n < ↑m + 2 * (↑n + 1)
⊢ False
state_after: no goals
tactic: exact this.ne (Int.cast_injective (α := R) <| by simpa [sub_eq_iff_eq_add] using hm)