Theorem: ModP.mul_ne_zero_of_pow_p_ne_zero
File: Mathlib/RingTheory/Perfection.lean

Proof steps:
state_before: K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
x y : ModP K v O hv p
hx : x ^ p ≠ 0
hy : y ^ p ≠ 0
⊢ x * y ≠ 0
state_after: case intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
y : ModP K v O hv p
hy : y ^ p ≠ 0
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * y ≠ 0
tactic: obtain ⟨r, rfl⟩ := Ideal.Quotient.mk_surjective x
state_before: case intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
y : ModP K v O hv p
hy : y ^ p ≠ 0
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * y ≠ 0
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ≠ 0
tactic: obtain ⟨s, rfl⟩ := Ideal.Quotient.mk_surjective y
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ≠ 0
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ≠ 0
tactic: have h1p : (0 : ℝ) < 1 / p := one_div_pos.2 (Nat.cast_pos.2 hp.1.pos)
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r * (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ≠ 0
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r * s) ≠ 0
tactic: rw [← (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {(p : O)})).map_mul]
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) r ^ p ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) s ^ p ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r * s) ≠ 0
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r ^ p) ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (s ^ p) ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r * s) ≠ 0
tactic: rw [← (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {(p : O)})).map_pow] at hx hy
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r ^ p) ≠ 0
s : O
hy : (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (s ^ p) ≠ 0
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ (Ideal.Quotient.mk (Ideal.span {↑p})) (r * s) ≠ 0
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p < v ((algebraMap O K) (r ^ p))
s : O
hy : v ↑p < v ((algebraMap O K) (s ^ p))
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) (r * s))
tactic: rw [← v_p_lt_val hv] at hx hy ⊢
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p < v ((algebraMap O K) (r ^ p))
s : O
hy : v ↑p < v ((algebraMap O K) (s ^ p))
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) (r * s))
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) (r * s))
tactic: rw [RingHom.map_pow, v.map_pow, ← rpow_lt_rpow_iff h1p, ← rpow_natCast, ← rpow_mul,
    mul_one_div_cancel (Nat.cast_ne_zero.2 hp.1.ne_zero : (p : ℝ) ≠ 0), rpow_one] at hx hy
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) (r * s))
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) r) * v ((algebraMap O K) s)
tactic: rw [RingHom.map_mul, v.map_mul]
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p < v ((algebraMap O K) r) * v ((algebraMap O K) s)
state_after: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
tactic: refine lt_of_le_of_lt ?_ (mul_lt_mul₀ hx hy)
state_before: case intro.intro
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
state_after: case pos
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : v ↑p = 0
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)

case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : ¬v ↑p = 0
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
tactic: by_cases hvp : v p = 0
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : ¬v ↑p = 0
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
state_after: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
tactic: replace hvp := zero_lt_iff.2 hvp
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
state_after: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ^ 1 ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
tactic: conv_lhs => rw [← rpow_one (v p)]
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ^ 1 ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p) * v ↑p ^ (1 / ↑p)
state_after: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ^ 1 ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p + 1 / ↑p)
tactic: rw [← rpow_add (ne_of_gt hvp)]
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ v ↑p ^ 1 ≤ v ↑p ^ (1 / ↑p + 1 / ↑p)
state_after: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ 1 / ↑p + 1 / ↑p ≤ 1
tactic: refine rpow_le_rpow_of_exponent_ge hvp (map_natCast (algebraMap O K) p ▸ hv.2 _) ?_
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ 1 / ↑p + 1 / ↑p ≤ 1
state_after: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ 1 + 1 ≤ ↑p
tactic: rw [← add_div, div_le_one (Nat.cast_pos.2 hp.1.pos : 0 < (p : ℝ))]
state_before: case neg
K : Type u₁
inst✝² : Field K
v : Valuation K ℝ≥0
O : Type u₂
inst✝¹ : CommRing O
inst✝ : Algebra O K
hv : v.Integers O
p : ℕ
hp : Fact (Nat.Prime p)
hvp✝ : Fact (v ↑p ≠ 1)
r : O
hx : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) r)
s : O
hy : v ↑p ^ (1 / ↑p) < v ((algebraMap O K) s)
h1p : 0 < 1 / ↑p
hvp : 0 < v ↑p
⊢ 1 + 1 ≤ ↑p
state_after: no goals
tactic: exact mod_cast hp.1.two_le