Theorem: localization_isReduced
File: Mathlib/RingTheory/LocalProperties.lean

Proof steps:
state_before: R S : Type u
inst✝⁵ : CommRing R
inst✝⁴ : CommRing S
M : Submonoid R
N : Submonoid S
R' S' : Type u
inst✝³ : CommRing R'
inst✝² : CommRing S'
f : R →+* S
inst✝¹ : Algebra R R'
inst✝ : Algebra S S'
⊢ LocalizationPreserves fun R hR => IsReduced R
state_after: R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
⊢ IsReduced S
tactic: introv R _ _
state_before: R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
⊢ IsReduced S
state_after: case eq_zero
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
⊢ ∀ (x : S), IsNilpotent x → x = 0
tactic: constructor
state_before: case eq_zero
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
⊢ ∀ (x : S), IsNilpotent x → x = 0
state_after: case eq_zero.intro.zero
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
e : x ^ 0 = 0
⊢ x = 0

case eq_zero.intro.succ
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
⊢ x = 0
tactic: rintro x ⟨_ | n, e⟩
state_before: case eq_zero.intro.succ
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑(y, m).2 = (algebraMap R S) (y, m).1
⊢ x = 0
tactic: obtain ⟨⟨y, m⟩, hx⟩ := IsLocalization.surj M x
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑(y, m).2 = (algebraMap R S) (y, m).1
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
⊢ x = 0
tactic: dsimp only at hx
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (fun x => x ^ n.succ) (x * (algebraMap R S) ↑m) = (fun x => x ^ n.succ) ((algebraMap R S) y) :=
  congr_arg (fun x => x ^ n.succ) hx
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
⊢ x = 0
tactic: simp only [mul_pow, e, zero_mul, ← RingHom.map_pow] at hx'
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
⊢ x = 0
tactic: rw [← (algebraMap R S).map_zero] at hx'
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : ↑m' * 0 = ↑m' * y ^ n.succ
⊢ x = 0
tactic: obtain ⟨m', hm'⟩ := (IsLocalization.eq_iff_exists M S).mp hx'
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : ↑m' * 0 * ↑m' ^ n = ↑m' * y ^ n.succ * ↑m' ^ n
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : 0 = ↑m' * (y ^ n.succ * ↑m' ^ n)
⊢ x = 0
tactic: simp only [mul_assoc, zero_mul, mul_zero] at hm'
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : 0 = ↑m' * (y ^ n.succ * ↑m' ^ n)
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : 0 = (y * ↑m') ^ n.succ
⊢ x = 0
tactic: rw [← mul_left_comm, ← pow_succ', ← mul_pow] at hm'
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : 0 = (y * ↑m') ^ n.succ
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : y * ↑m' = 0
⊢ x = 0
tactic: replace hm' := IsNilpotent.eq_zero ⟨_, hm'.symm⟩
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : y * ↑m' = 0
⊢ x = 0
state_after: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : y * ↑m' = 0
⊢ ∃ m, ↑m * y = 0
tactic: rw [← (IsLocalization.map_units S m).mul_left_inj, hx, zero_mul,
    IsLocalization.map_eq_zero_iff M]
state_before: case eq_zero.intro.succ.intro.mk.intro
R✝ S✝ : Type u
inst✝⁷ : CommRing R✝
inst✝⁶ : CommRing S✝
M✝ : Submonoid R✝
N : Submonoid S✝
R' S' : Type u
inst✝⁵ : CommRing R'
inst✝⁴ : CommRing S'
f : R✝ →+* S✝
inst✝³ : Algebra R✝ R'
inst✝² : Algebra S✝ S'
R : Type u_1
hR : CommRing R
M : Submonoid R
S : Type u_1
hS : CommRing S
inst✝¹ : Algebra R S
inst✝ : IsLocalization M S
a✝ : IsReduced R
x : S
n : ℕ
e : x ^ (n + 1) = 0
y : R
m : ↥M
hx : x * (algebraMap R S) ↑m = (algebraMap R S) y
hx' : (algebraMap R S) 0 = (algebraMap R S) (y ^ n.succ)
m' : ↥M
hm' : y * ↑m' = 0
⊢ ∃ m, ↑m * y = 0
state_after: no goals
tactic: exact ⟨m', by rw [← hm', mul_comm]⟩