[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : RingHomSurjective σ₁₂
f : F
s : Set M
N : Submodule R₂ M₂
⊢ map f (span R s) ≤ N ↔ ∀ (m : M), m ∈ s → ↑f m ∈ N
[PROOFSTEP]
rw [map_span, span_le, Set.image_subset_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : RingHomSurjective σ₁₂
f : F
s : Set M
N : Submodule R₂ M₂
⊢ s ⊆ ↑f ⁻¹' ↑N ↔ ∀ (m : M), m ∈ s → ↑f m ∈ N
[PROOFSTEP]
exact Iff.rfl
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R (insert 0 s) = span R s
[PROOFSTEP]
refine' le_antisymm _ (Submodule.span_mono (Set.subset_insert 0 s))
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R (insert 0 s) ≤ span R s
[PROOFSTEP]
rw [span_le, Set.insert_subset_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ 0 ∈ ↑(span R s) ∧ s ⊆ ↑(span R s)
[PROOFSTEP]
exact ⟨by simp only [SetLike.mem_coe, Submodule.zero_mem], Submodule.subset_span⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ 0 ∈ ↑(span R s)
[PROOFSTEP]
simp only [SetLike.mem_coe, Submodule.zero_mem]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
f : F
s : Set M₂
⊢ span R (↑f ⁻¹' s) ≤ comap f (span R₂ s)
[PROOFSTEP]
rw [span_le, comap_coe]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
f : F
s : Set M₂
⊢ ↑f ⁻¹' s ⊆ ↑f ⁻¹' ↑(span R₂ s)
[PROOFSTEP]
exact preimage_mono subset_span
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
p : M → Prop
h : x ∈ span R s✝
Hs : ∀ (x : M), x ∈ s✝ → p x
H0 : p 0
H1 : ∀ (x y : M), p x → p y → p (x + y)
H2 : ∀ (a : R) (x : M), p x → p (a • x)
s : Set M
⊢ ∀ {a b : M}, a ∈ p → b ∈ p → a + b ∈ p
[PROOFSTEP]
intros x y
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
p : M → Prop
h : x✝ ∈ span R s✝
Hs : ∀ (x : M), x ∈ s✝ → p x
H0 : p 0
H1 : ∀ (x y : M), p x → p y → p (x + y)
H2 : ∀ (a : R) (x : M), p x → p (a • x)
s : Set M
x y : M
⊢ x ∈ p → y ∈ p → x + y ∈ p
[PROOFSTEP]
exact H1 x y
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : (x : M) → x ∈ span R s → Prop
Hs : ∀ (x : M) (h : x ∈ s), p x (_ : x ∈ ↑(span R s))
H0 : p 0 (_ : 0 ∈ span R s)
H1 : ∀ (x : M) (hx : x ∈ span R s) (y : M) (hy : y ∈ span R s), p x hx → p y hy → p (x + y) (_ : x + y ∈ span R s)
H2 : ∀ (a : R) (x : M) (hx : x ∈ span R s), p x hx → p (a • x) (_ : a • x ∈ span R s)
x : M
hx : x ∈ span R s
⊢ p x hx
[PROOFSTEP]
refine' Exists.elim _ fun (hx : x ∈ span R s) (hc : p x hx) => hc
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : (x : M) → x ∈ span R s → Prop
Hs : ∀ (x : M) (h : x ∈ s), p x (_ : x ∈ ↑(span R s))
H0 : p 0 (_ : 0 ∈ span R s)
H1 : ∀ (x : M) (hx : x ∈ span R s) (y : M) (hy : y ∈ span R s), p x hx → p y hy → p (x + y) (_ : x + y ∈ span R s)
H2 : ∀ (a : R) (x : M) (hx : x ∈ span R s), p x hx → p (a • x) (_ : a • x ∈ span R s)
x : M
hx : x ∈ span R s
⊢ ∃ x_1, p x x_1
[PROOFSTEP]
refine'
  span_induction hx (fun m hm => ⟨subset_span hm, Hs m hm⟩) ⟨zero_mem _, H0⟩
    (fun x y hx hy => Exists.elim hx fun hx' hx => Exists.elim hy fun hy' hy => ⟨add_mem hx' hy', H1 _ _ _ _ hx hy⟩)
    fun r x hx => Exists.elim hx fun hx' hx => ⟨smul_mem _ _ hx', H2 r _ _ hx⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝¹ : { x // x ∈ ↑(span R s) }
x : M
hx : x ∈ ↑(span R s)
x✝ : { val := x, property := hx } ∈ ⊤
⊢ { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)
[PROOFSTEP]
refine'
  span_induction' (p := fun x hx ↦ (⟨x, hx⟩ : span R s) ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) (fun x' hx' ↦ subset_span hx') _
    (fun x _ y _ ↦ _) (fun r x _ ↦ _) hx
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝¹ : { x // x ∈ ↑(span R s) }
x : M
hx : x ∈ ↑(span R s)
x✝ : { val := x, property := hx } ∈ ⊤
⊢ (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) 0 (_ : 0 ∈ span R s)
[PROOFSTEP]
exact zero_mem _
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝⁵ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝⁴ : { x // x ∈ ↑(span R s) }
x✝³ : M
hx : x✝³ ∈ ↑(span R s)
x✝² : { val := x✝³, property := hx } ∈ ⊤
x : M
x✝¹ : x ∈ span R s
y : M
x✝ : y ∈ span R s
⊢ (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) x x✝¹ →
    (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) y x✝ →
      (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) (x + y) (_ : x + y ∈ span R s)
[PROOFSTEP]
exact add_mem
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝⁴ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝³ : { x // x ∈ ↑(span R s) }
x✝² : M
hx : x✝² ∈ ↑(span R s)
x✝¹ : { val := x✝², property := hx } ∈ ⊤
r : R
x : M
x✝ : x ∈ span R s
⊢ (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) x x✝ →
    (fun x hx => { val := x, property := hx } ∈ span R (Subtype.val ⁻¹' s)) (r • x) (_ : r • x ∈ span R s)
[PROOFSTEP]
exact smul_mem _ _
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ (span ℕ s).toAddSubmonoid = AddSubmonoid.closure s
[PROOFSTEP]
refine' Eq.symm (AddSubmonoid.closure_eq_of_le subset_span _)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ (span ℕ s).toAddSubmonoid ≤ AddSubmonoid.closure s
[PROOFSTEP]
apply
  (OrderIso.to_galoisConnection (AddSubmonoid.toNatSubmodule (M := M)).symm).l_le (a := span ℕ s) (b :=
    AddSubmonoid.closure s)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ span ℕ s ≤ ↑(OrderIso.symm (OrderIso.symm AddSubmonoid.toNatSubmodule)) (AddSubmonoid.closure s)
[PROOFSTEP]
rw [span_le]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ s ⊆ ↑(↑(OrderIso.symm (OrderIso.symm AddSubmonoid.toNatSubmodule)) (AddSubmonoid.closure s))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.subset_closure
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : AddSubmonoid M
⊢ (span ℕ ↑s).toAddSubmonoid = s
[PROOFSTEP]
rw [span_nat_eq_addSubmonoid_closure, s.closure_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁵ : Module R M✝
x : M✝
p p' : Submodule R M✝
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s✝ t : Set M✝
M : Type u_9
inst✝ : AddCommGroup M
s : AddSubgroup M
⊢ toAddSubgroup (span ℤ ↑s) = s
[PROOFSTEP]
rw [span_int_eq_addSubgroup_closure, s.closure_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : DecidableEq M
α : Type u_9
s : Finset α
f : { x // x ∈ s } → Finset M
⊢ span R ↑(Finset.biUnion (Finset.attach s) f) = ⨆ (x : { x // x ∈ s }), span R ↑(f x)
[PROOFSTEP]
simp [span_iUnion]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ p ⊔ span R s = span R (↑p ∪ s)
[PROOFSTEP]
rw [Submodule.span_union, p.span_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R s ⊔ p = span R (s ∪ ↑p)
[PROOFSTEP]
rw [Submodule.span_union, p.span_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
⊢ span R s = ⨆ (x : M) (_ : x ∈ s), span R {x}
[PROOFSTEP]
simp only [← span_iUnion, Set.biUnion_of_singleton s]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Type u_9
v : ι → M
⊢ span R (range v) = ⨆ (i : ι), span R {v i}
[PROOFSTEP]
rw [span_eq_iSup_of_singleton_spans, iSup_range]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
⊢ span R (r • s) ≤ span R s
[PROOFSTEP]
rw [span_le]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
⊢ r • s ⊆ ↑(span R s)
[PROOFSTEP]
rintro _ ⟨x, hx, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
x : M
hx : x ∈ s
⊢ (fun x => r • x) x ∈ ↑(span R s)
[PROOFSTEP]
exact smul_mem (span R s) r (subset_span hx)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R (r • s) = span R s
[PROOFSTEP]
apply le_antisymm
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R (r • s) ≤ span R s
[PROOFSTEP]
apply span_smul_le
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ span R s ≤ span R (r • s)
[PROOFSTEP]
convert span_smul_le (r • s) ((hr.unit⁻¹ : _) : R)
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = ↑(IsUnit.unit hr)⁻¹ • r • s
[PROOFSTEP]
rw [smul_smul]
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = (↑(IsUnit.unit hr)⁻¹ * r) • s
[PROOFSTEP]
erw [hr.unit.inv_val]
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_6
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t s : Set M
r : R
hr : IsUnit r
⊢ s = 1 • s
[PROOFSTEP]
rw [one_smul]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
⊢ ↑(iSup S) = ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
refine' Subset.antisymm _ (iUnion_subset <| le_iSup S)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
⊢ ↑(iSup S) ⊆ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
suffices (span R (⋃ i, (S i : Set M)) : Set M) ⊆ ⋃ i : ι, ↑(S i) by simpa only [span_iUnion, span_eq] using this
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
this : ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i))) ⊆ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
⊢ ↑(iSup S) ⊆ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
simpa only [span_iUnion, span_eq] using this
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
⊢ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i))) ⊆ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
refine' fun x hx => span_induction hx (fun _ => id) _ _ _
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ 0 ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
simp only [mem_iUnion, exists_imp]
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ ∀ (x y : M), x ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i) → y ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i) → x + y ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
simp only [mem_iUnion, exists_imp]
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ ∀ (a : R) (x : M), x ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i) → a • x ∈ ⋃ (i : ι), ↑(S i)
[PROOFSTEP]
simp only [mem_iUnion, exists_imp]
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ ∃ i, 0 ∈ ↑(S i)
[PROOFSTEP]
exact hι.elim fun i => ⟨i, (S i).zero_mem⟩
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ ∀ (x y : M) (x_1 : ι), x ∈ ↑(S x_1) → ∀ (x_2 : ι), y ∈ ↑(S x_2) → ∃ i, x + y ∈ ↑(S i)
[PROOFSTEP]
intro x y i hi j hj
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x✝ : M
hx : x✝ ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
x y : M
i : ι
hi : x ∈ ↑(S i)
j : ι
hj : y ∈ ↑(S j)
⊢ ∃ i, x + y ∈ ↑(S i)
[PROOFSTEP]
rcases H i j with ⟨k, ik, jk⟩
[GOAL]
case refine'_2.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x✝ : M
hx : x✝ ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
x y : M
i : ι
hi : x ∈ ↑(S i)
j : ι
hj : y ∈ ↑(S j)
k : ι
ik : S i ≤ S k
jk : S j ≤ S k
⊢ ∃ i, x + y ∈ ↑(S i)
[PROOFSTEP]
exact ⟨k, add_mem (ik hi) (jk hj)⟩
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
hι : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
hx : x ∈ ↑(span R (⋃ (i : ι), ↑(S i)))
⊢ ∀ (a : R) (x : M) (x_1 : ι), x ∈ ↑(S x_1) → ∃ i, a • x ∈ ↑(S i)
[PROOFSTEP]
exact fun a x i hi => ⟨i, smul_mem _ a hi⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
inst✝ : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
⊢ x ∈ iSup S ↔ ∃ i, x ∈ S i
[PROOFSTEP]
rw [← SetLike.mem_coe, coe_iSup_of_directed S H, mem_iUnion]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
inst✝ : Nonempty ι
S : ι → Submodule R M
H : Directed (fun x x_1 => x ≤ x_1) S
x : M
⊢ (∃ i, x ∈ ↑(S i)) ↔ ∃ i, x ∈ S i
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Set (Submodule R M)
z : M
hs : Set.Nonempty s
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) s
⊢ z ∈ sSup s ↔ ∃ y, y ∈ s ∧ z ∈ y
[PROOFSTEP]
have : Nonempty s := hs.to_subtype
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Set (Submodule R M)
z : M
hs : Set.Nonempty s
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) s
this : Nonempty ↑s
⊢ z ∈ sSup s ↔ ∃ y, y ∈ s ∧ z ∈ y
[PROOFSTEP]
simp only [sSup_eq_iSup', mem_iSup_of_directed _ hdir.directed_val, SetCoe.exists, Subtype.coe_mk, exists_prop]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ p ⊔ p'
⊢ ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x
[PROOFSTEP]
rw [← span_eq p, ← span_eq p', ← span_union] at h 
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x
[PROOFSTEP]
refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
[GOAL]
case refine_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∀ (x : M), x ∈ ↑p ∪ ↑p' → ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x
[PROOFSTEP]
rintro y (h | h)
[GOAL]
case refine_1.inl
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y_1 + z = y
[PROOFSTEP]
exact ⟨y, h, 0, by simp, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ 0 ∈ p'
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p
⊢ y + 0 = y
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine_1.inr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y_1 + z = y
[PROOFSTEP]
exact ⟨0, by simp, y, h, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ 0 ∈ p
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h✝ : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y : M
h : y ∈ ↑p'
⊢ 0 + y = y
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = 0
[PROOFSTEP]
exact ⟨0, by simp, 0, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ 0 ∈ p
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ 0 ∈ p' ∧ 0 + 0 = 0
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∀ (x y : M),
    (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) →
      (∃ y_1, y_1 ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y_1 + z = y) → ∃ y_1, y_1 ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y_1 + z = x + y
[PROOFSTEP]
rintro _ _ ⟨y₁, hy₁, z₁, hz₁, rfl⟩ ⟨y₂, hy₂, z₂, hz₂, rfl⟩
[GOAL]
case refine_3.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y₁ : M
hy₁ : y₁ ∈ p
z₁ : M
hz₁ : z₁ ∈ p'
y₂ : M
hy₂ : y₂ ∈ p
z₂ : M
hz₂ : z₂ ∈ p'
⊢ ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = y₁ + z₁ + (y₂ + z₂)
[PROOFSTEP]
exact
  ⟨_, add_mem hy₁ hy₂, _, add_mem hz₁ hz₂, by rw [add_assoc, add_assoc, ← add_assoc y₂, ← add_assoc z₁, add_comm y₂]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
y₁ : M
hy₁ : y₁ ∈ p
z₁ : M
hz₁ : z₁ ∈ p'
y₂ : M
hy₂ : y₂ ∈ p
z₂ : M
hz₂ : z₂ ∈ p'
⊢ y₁ + y₂ + (z₁ + z₂) = y₁ + z₁ + (y₂ + z₂)
[PROOFSTEP]
rw [add_assoc, add_assoc, ← add_assoc y₂, ← add_assoc z₁, add_comm y₂]
[GOAL]
case refine_4
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
⊢ ∀ (a : R) (x : M), (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) → ∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = a • x
[PROOFSTEP]
rintro a _ ⟨y, hy, z, hz, rfl⟩
[GOAL]
case refine_4.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
a : R
y : M
hy : y ∈ p
z : M
hz : z ∈ p'
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ p ∧ ∃ z_1, z_1 ∈ p' ∧ y_1 + z_1 = a • (y + z)
[PROOFSTEP]
exact ⟨_, smul_mem _ a hy, _, smul_mem _ a hz, by simp [smul_add]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
h : x ∈ span R (↑p ∪ ↑p')
a : R
y : M
hy : y ∈ p
z : M
hz : z ∈ p'
⊢ a • y + a • z = a • (y + z)
[PROOFSTEP]
simp [smul_add]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) → x ∈ p ⊔ p'
[PROOFSTEP]
rintro ⟨y, hy, z, hz, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
hy : y ∈ p
z : M
hz : z ∈ p'
⊢ y + z ∈ p ⊔ p'
[PROOFSTEP]
exact add_mem ((le_sup_left : p ≤ p ⊔ p') hy) ((le_sup_right : p' ≤ p ⊔ p') hz)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) ↔ ∃ y z, ↑y + ↑z = x
[PROOFSTEP]
simp only [Subtype.exists, exists_prop]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ ↑(p ⊔ p') = ↑p + ↑p'
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝ : M
⊢ x✝ ∈ ↑(p ⊔ p') ↔ x✝ ∈ ↑p + ↑p'
[PROOFSTEP]
rw [SetLike.mem_coe, mem_sup, Set.mem_add]
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝ : M
⊢ (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x✝) ↔ ∃ x y, x ∈ ↑p ∧ y ∈ ↑p' ∧ x + y = x✝
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ (p ⊔ p').toAddSubmonoid = p.toAddSubmonoid ⊔ p'.toAddSubmonoid
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ x ∈ (p ⊔ p').toAddSubmonoid ↔ x ∈ p.toAddSubmonoid ⊔ p'.toAddSubmonoid
[PROOFSTEP]
rw [mem_toAddSubmonoid, mem_sup, AddSubmonoid.mem_sup]
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) ↔ ∃ y, y ∈ p.toAddSubmonoid ∧ ∃ z, z ∈ p'.toAddSubmonoid ∧ y + z = x
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R✝
inst✝⁸ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁷ : Module R✝ M✝
x : M✝
p✝ p'✝ : Submodule R✝ M✝
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
p p' : Submodule R M
⊢ toAddSubgroup (p ⊔ p') = toAddSubgroup p ⊔ toAddSubgroup p'
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R✝
inst✝⁸ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁷ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p✝ p'✝ : Submodule R✝ M✝
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
p p' : Submodule R M
x : M
⊢ x ∈ toAddSubgroup (p ⊔ p') ↔ x ∈ toAddSubgroup p ⊔ toAddSubgroup p'
[PROOFSTEP]
rw [mem_toAddSubgroup, mem_sup, AddSubgroup.mem_sup]
[GOAL]
case h
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R✝
inst✝⁸ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁷ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p✝ p'✝ : Submodule R✝ M✝
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
p p' : Submodule R M
x : M
⊢ (∃ y, y ∈ p ∧ ∃ z, z ∈ p' ∧ y + z = x) ↔ ∃ y, y ∈ toAddSubgroup p ∧ ∃ z, z ∈ toAddSubgroup p' ∧ y + z = x
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
h : x ≠ 0
⊢ ∃ x_1 y, x_1 ≠ y
[PROOFSTEP]
use 0, ⟨x, Submodule.mem_span_singleton_self x⟩
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
h : x ≠ 0
⊢ 0 ≠ { val := x, property := (_ : x ∈ span R {x}) }
[PROOFSTEP]
intro H
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
h : x ≠ 0
H : 0 = { val := x, property := (_ : x ∈ span R {x}) }
⊢ False
[PROOFSTEP]
rw [eq_comm, Submodule.mk_eq_zero] at H 
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
h : x ≠ 0
H : x = 0
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact h H
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∃ a, a • y = x
[PROOFSTEP]
refine span_induction h ?_ ?_ ?_ ?_
[GOAL]
case refine_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∀ (x : M), x ∈ {y} → ∃ a, a • y = x
[PROOFSTEP]
rintro y (rfl | ⟨⟨_⟩⟩)
[GOAL]
case refine_1.refl
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∃ a, a • y = y
[PROOFSTEP]
exact ⟨1, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ 1 • y = y
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∃ a, a • y = 0
[PROOFSTEP]
exact ⟨0, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ 0 • y = 0
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∀ (x y_1 : M), (∃ a, a • y = x) → (∃ a, a • y = y_1) → ∃ a, a • y = x + y_1
[PROOFSTEP]
rintro _ _ ⟨a, rfl⟩ ⟨b, rfl⟩
[GOAL]
case refine_3.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
a b : R
⊢ ∃ a_1, a_1 • y = a • y + b • y
[PROOFSTEP]
exact ⟨a + b, by simp [add_smul]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
a b : R
⊢ (a + b) • y = a • y + b • y
[PROOFSTEP]
simp [add_smul]
[GOAL]
case refine_4
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
⊢ ∀ (a : R) (x : M), (∃ a, a • y = x) → ∃ a_2, a_2 • y = a • x
[PROOFSTEP]
rintro a _ ⟨b, rfl⟩
[GOAL]
case refine_4.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
a b : R
⊢ ∃ a_1, a_1 • y = a • b • y
[PROOFSTEP]
exact ⟨a * b, by simp [smul_smul]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
h : x ∈ span R {y}
a b : R
⊢ (a * b) • y = a • b • y
[PROOFSTEP]
simp [smul_smul]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
⊢ (∃ a, a • y = x) → x ∈ span R {y}
[PROOFSTEP]
rintro ⟨a, y, rfl⟩
[GOAL]
case intro.refl
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
a : R
⊢ a • y ∈ span R {y}
[PROOFSTEP]
exact smul_mem _ _ (subset_span <| by simp)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
a : R
⊢ y ∈ {y}
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Submodule R M
v₀ : M
⊢ s ≤ span R {v₀} ↔ ∀ (v : M), v ∈ s → ∃ r, r • v₀ = v
[PROOFSTEP]
simp_rw [SetLike.le_def, mem_span_singleton]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ span R {x} = ⊤ ↔ ∀ (v : M), ∃ r, r • x = v
[PROOFSTEP]
rw [eq_top_iff, le_span_singleton_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ (∀ (v : M), v ∈ ⊤ → ∃ r, r • x = v) ↔ ∀ (v : M), ∃ r, r • x = v
[PROOFSTEP]
tauto
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R {0} = ⊥
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x✝ : M
⊢ x✝ ∈ span R {0} ↔ x✝ ∈ ⊥
[PROOFSTEP]
simp [mem_span_singleton, eq_comm]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R
inst✝⁹ : AddCommMonoid M
inst✝⁸ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Type u_9
inst✝³ : Monoid S
inst✝² : SMul S R
inst✝¹ : MulAction S M
inst✝ : IsScalarTower S R M
r : S
x : M
⊢ span R {r • x} ≤ span R {x}
[PROOFSTEP]
rw [span_le, Set.singleton_subset_iff, SetLike.mem_coe]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R
inst✝⁹ : AddCommMonoid M
inst✝⁸ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Type u_9
inst✝³ : Monoid S
inst✝² : SMul S R
inst✝¹ : MulAction S M
inst✝ : IsScalarTower S R M
r : S
x : M
⊢ r • x ∈ span R {x}
[PROOFSTEP]
exact smul_of_tower_mem _ _ (mem_span_singleton_self _)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R
inst✝⁹ : AddCommMonoid M
inst✝⁸ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
G : Type u_9
inst✝³ : Group G
inst✝² : SMul G R
inst✝¹ : MulAction G M
inst✝ : IsScalarTower G R M
g : G
x : M
⊢ span R {g • x} = span R {x}
[PROOFSTEP]
refine' le_antisymm (span_singleton_smul_le R g x) _
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R
inst✝⁹ : AddCommMonoid M
inst✝⁸ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
G : Type u_9
inst✝³ : Group G
inst✝² : SMul G R
inst✝¹ : MulAction G M
inst✝ : IsScalarTower G R M
g : G
x : M
⊢ span R {x} ≤ span R {g • x}
[PROOFSTEP]
convert span_singleton_smul_le R g⁻¹ (g • x)
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_6.h.e'_4
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R
inst✝⁹ : AddCommMonoid M
inst✝⁸ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
G : Type u_9
inst✝³ : Group G
inst✝² : SMul G R
inst✝¹ : MulAction G M
inst✝ : IsScalarTower G R M
g : G
x : M
⊢ x = g⁻¹ • g • x
[PROOFSTEP]
exact (inv_smul_smul g x).symm
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
r : R
hr : IsUnit r
x : M
⊢ span R {r • x} = span R {x}
[PROOFSTEP]
lift r to Rˣ using hr
[GOAL]
case intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
r : Rˣ
⊢ span R {↑r • x} = span R {x}
[PROOFSTEP]
rw [← Units.smul_def]
[GOAL]
case intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
r : Rˣ
⊢ span R {r • x} = span R {x}
[PROOFSTEP]
exact span_singleton_group_smul_eq R r x
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
⊢ Disjoint s (span K {x}) ↔ x ∈ s → x = 0
[PROOFSTEP]
refine' disjoint_def.trans ⟨fun H hx => H x hx <| subset_span <| mem_singleton x, _⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
⊢ (x ∈ s → x = 0) → ∀ (x_1 : E), x_1 ∈ s → x_1 ∈ span K {x} → x_1 = 0
[PROOFSTEP]
intro H y hy hyx
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
H : x ∈ s → x = 0
y : E
hy : y ∈ s
hyx : y ∈ span K {x}
⊢ y = 0
[PROOFSTEP]
obtain ⟨c, rfl⟩ := mem_span_singleton.1 hyx
[GOAL]
case intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
H : x ∈ s → x = 0
c : K
hy : c • x ∈ s
hyx : c • x ∈ span K {x}
⊢ c • x = 0
[PROOFSTEP]
by_cases hc : c = 0
[GOAL]
case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
H : x ∈ s → x = 0
c : K
hy : c • x ∈ s
hyx : c • x ∈ span K {x}
hc : c = 0
⊢ c • x = 0
[PROOFSTEP]
rw [hc, zero_smul]
[GOAL]
case neg
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
H : x ∈ s → x = 0
c : K
hy : c • x ∈ s
hyx : c • x ∈ span K {x}
hc : ¬c = 0
⊢ c • x = 0
[PROOFSTEP]
rw [s.smul_mem_iff hc] at hy 
[GOAL]
case neg
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K✝ : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁹ : Semiring R
inst✝⁸ : AddCommMonoid M
inst✝⁷ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁶ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁵ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁴ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝³ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
K : Type u_9
E : Type u_10
inst✝² : DivisionRing K
inst✝¹ : AddCommGroup E
inst✝ : Module K E
s : Submodule K E
x : E
H : x ∈ s → x = 0
c : K
hy : x ∈ s
hyx : c • x ∈ span K {x}
hc : ¬c = 0
⊢ c • x = 0
[PROOFSTEP]
rw [H hy, smul_zero]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x y z : M
hxy : x ∈ span R {y}
hyz : y ∈ span R {z}
⊢ x ∈ span R {z}
[PROOFSTEP]
rw [← SetLike.mem_coe, ← singleton_subset_iff] at *
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x y z : M
hxy : {x} ⊆ ↑(span R {y})
hyz : {y} ⊆ ↑(span R {z})
⊢ {x} ⊆ ↑(span R {z})
[PROOFSTEP]
exact Submodule.subset_span_trans hxy hyz
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
⊢ x ∈ span R (insert y s) ↔ ∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z
[PROOFSTEP]
simp only [← union_singleton, span_union, mem_sup, mem_span_singleton, exists_prop, exists_exists_eq_and]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
⊢ (∃ y_1, y_1 ∈ span R s ∧ ∃ a, y_1 + a • y = x) ↔ ∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z
[PROOFSTEP]
rw [exists_comm]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
y : M
⊢ (∃ y_1, y_1 ∈ span R s ∧ ∃ a, y_1 + a • y = x) ↔ ∃ b a, b ∈ span R s ∧ x = a • y + b
[PROOFSTEP]
simp only [eq_comm, add_comm, exists_and_left]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x y z : M
⊢ z ∈ span R {x, y} ↔ ∃ a b, a • x + b • y = z
[PROOFSTEP]
simp_rw [mem_span_insert, mem_span_singleton, exists_exists_eq_and, eq_comm]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
x : M
s : Set M
⊢ span R (insert x s) = span R {x} ⊔ span R s
[PROOFSTEP]
rw [insert_eq, span_union]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ (∀ (x_1 : M), x_1 ∈ {x} → x_1 = 0) ↔ x = 0
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
⊢ span R 0 = ⊥
[PROOFSTEP]
rw [← singleton_zero, span_singleton_eq_bot]
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
⊢ span R {x} = span R {y} ↔ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
by_cases hx : x = 0
[GOAL]
case pos
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : x = 0
⊢ span R {x} = span R {y} ↔ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
rw [hx, span_zero_singleton, eq_comm, span_singleton_eq_bot]
[GOAL]
case pos
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : x = 0
⊢ y = 0 ↔ ∃ z, z • 0 = y
[PROOFSTEP]
exact ⟨fun hy => ⟨1, by rw [hy, smul_zero]⟩, fun ⟨_, hz⟩ => by rw [← hz, smul_zero]⟩
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : x = 0
hy : y = 0
⊢ 1 • 0 = y
[PROOFSTEP]
rw [hy, smul_zero]
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝¹ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : x = 0
x✝ : ∃ z, z • 0 = y
w✝ : Rˣ
hz : w✝ • 0 = y
⊢ y = 0
[PROOFSTEP]
rw [← hz, smul_zero]
[GOAL]
case neg
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
⊢ span R {x} = span R {y} ↔ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
by_cases hy : y = 0
[GOAL]
case pos
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : y = 0
⊢ span R {x} = span R {y} ↔ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
rw [hy, span_zero_singleton, span_singleton_eq_bot]
[GOAL]
case pos
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : y = 0
⊢ x = 0 ↔ ∃ z, z • x = 0
[PROOFSTEP]
exact ⟨fun hx => ⟨1, by rw [hx, smul_zero]⟩, fun ⟨z, hz⟩ => (smul_eq_zero_iff_eq z).mp hz⟩
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx✝ : ¬x = 0
hy : y = 0
hx : x = 0
⊢ 1 • x = 0
[PROOFSTEP]
rw [hx, smul_zero]
[GOAL]
case neg
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
⊢ span R {x} = span R {y} ↔ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case neg.mp
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
⊢ span R {x} = span R {y} → ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
intro hxy
[GOAL]
case neg.mp
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
⊢ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
cases'
  mem_span_singleton.mp
    (by
      rw [hxy]
      apply mem_span_singleton_self) with
  v hv
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
⊢ ?m.246152 ∈ span ?m.246042 {?m.246153}
[PROOFSTEP]
rw [hxy]
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
⊢ ?m.246152 ∈ span R {y}
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
⊢ M
[PROOFSTEP]
apply mem_span_singleton_self
[GOAL]
case neg.mp.intro
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
⊢ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
cases'
  mem_span_singleton.mp
    (by
      rw [← hxy]
      apply mem_span_singleton_self) with
  i hi
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
⊢ ?m.246933 ∈ span ?m.246823 {?m.246934}
[PROOFSTEP]
rw [← hxy]
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
⊢ ?m.246933 ∈ span R {x}
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
⊢ M
[PROOFSTEP]
apply mem_span_singleton_self
[GOAL]
case neg.mp.intro.intro
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : i • y = x
⊢ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
have vi : v * i = 1 := by
  rw [← one_smul R y, ← hi, smul_smul] at hv 
  exact smul_left_injective R hy hv
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : i • y = x
⊢ v * i = 1
[PROOFSTEP]
rw [← one_smul R y, ← hi, smul_smul] at hv 
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v i : R
hv : (v * i) • y = 1 • y
hi : i • y = x
⊢ v * i = 1
[PROOFSTEP]
exact smul_left_injective R hy hv
[GOAL]
case neg.mp.intro.intro
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : i • y = x
vi : v * i = 1
⊢ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
have iv : i * v = 1 := by
  rw [← one_smul R x, ← hv, smul_smul] at hi 
  exact smul_left_injective R hx hi
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : i • y = x
vi : v * i = 1
⊢ i * v = 1
[PROOFSTEP]
rw [← one_smul R x, ← hv, smul_smul] at hi 
[GOAL]
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : (i * v) • x = 1 • x
vi : v * i = 1
⊢ i * v = 1
[PROOFSTEP]
exact smul_left_injective R hx hi
[GOAL]
case neg.mp.intro.intro
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
hxy : span R {x} = span R {y}
v : R
hv : v • x = y
i : R
hi : i • y = x
vi : v * i = 1
iv : i * v = 1
⊢ ∃ z, z • x = y
[PROOFSTEP]
exact ⟨⟨v, i, vi, iv⟩, hv⟩
[GOAL]
case neg.mpr
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x y : M
hx : ¬x = 0
hy : ¬y = 0
⊢ (∃ z, z • x = y) → span R {x} = span R {y}
[PROOFSTEP]
rintro ⟨v, rfl⟩
[GOAL]
case neg.mpr.intro
R✝ : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M✝ : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝¹⁰ : Semiring R✝
inst✝⁹ : AddCommMonoid M✝
inst✝⁸ : Module R✝ M✝
x✝ : M✝
p p' : Submodule R✝ M✝
inst✝⁷ : Semiring R₂
σ₁₂ : R✝ →+* R₂
inst✝⁶ : AddCommMonoid M₂
inst✝⁵ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝⁴ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M✝ M₂
s t : Set M✝
R : Type u_9
M : Type u_10
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x : M
hx : ¬x = 0
v : Rˣ
hy : ¬v • x = 0
⊢ span R {x} = span R {v • x}
[PROOFSTEP]
rw [span_singleton_group_smul_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : RingHomSurjective σ₁₂
f : F
x : M
s : Set M
h : x ∈ span R s
⊢ ↑f x ∈ span R₂ (↑f '' s)
[PROOFSTEP]
rw [Submodule.span_image]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : RingHomSurjective σ₁₂
f : F
x : M
s : Set M
h : x ∈ span R s
⊢ ↑f x ∈ map f (span R s)
[PROOFSTEP]
exact Submodule.mem_map_of_mem h
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁷ : Semiring R
inst✝⁶ : AddCommMonoid M
inst✝⁵ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁴ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝³ : AddCommMonoid M₂
inst✝² : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝¹ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
inst✝ : RingHomSurjective σ₁₂
f : F
x : M
s : Set M
hf : Injective ↑f
⊢ ↑f x ∈ span R₂ (↑f '' s) ↔ x ∈ span R s
[PROOFSTEP]
rw [← Submodule.mem_comap, ← Submodule.map_span, Submodule.comap_map_eq_of_injective hf]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
x : { x // x ∈ p }
⊢ map (Submodule.subtype p) (span R {x}) = span R {↑x}
[PROOFSTEP]
simp [← span_image]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
⊢ ⨆ (i : ι), p i = span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
simp_rw [← iSup_span, span_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
⊢ (⨆ (i : ι), p i).toAddSubmonoid = ⨆ (i : ι), (p i).toAddSubmonoid
[PROOFSTEP]
refine' le_antisymm (fun x => _) (iSup_le fun i => toAddSubmonoid_mono <| le_iSup _ i)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x : M
⊢ x ∈ (⨆ (i : ι), p i).toAddSubmonoid → x ∈ ⨆ (i : ι), (p i).toAddSubmonoid
[PROOFSTEP]
simp_rw [iSup_eq_span, AddSubmonoid.iSup_eq_closure, mem_toAddSubmonoid, coe_toAddSubmonoid]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x : M
⊢ x ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i)) → x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
intro hx
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x : M
hx : x ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
refine' Submodule.span_induction hx (fun x hx => _) _ (fun x y hx hy => _) fun r x hx => _
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x : M
hx : x ∈ ⋃ (i : ι), ↑(p i)
⊢ x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.subset_closure hx
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x : M
hx : x ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ 0 ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.zero_mem _
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x y : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
hy : y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ x + y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.add_mem _ hx hy
[GOAL]
case refine'_4
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
refine AddSubmonoid.closure_induction hx ?_ ?_ ?_
[GOAL]
case refine'_4.refine_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ ∀ (x : M), x ∈ ⋃ (i : ι), ↑(p i) → r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
rintro x ⟨_, ⟨i, rfl⟩, hix : x ∈ p i⟩
[GOAL]
case refine'_4.refine_1.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝¹ : M
hx✝ : x✝¹ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x✝ : M
hx : x✝ ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x : M
i : ι
hix : x ∈ p i
⊢ r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
apply AddSubmonoid.subset_closure (Set.mem_iUnion.mpr ⟨i, _⟩)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝¹ : M
hx✝ : x✝¹ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x✝ : M
hx : x✝ ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x : M
i : ι
hix : x ∈ p i
⊢ r • x ∈ ↑(p i)
[PROOFSTEP]
exact smul_mem _ r hix
[GOAL]
case refine'_4.refine_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ r • 0 ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
rw [smul_zero]
[GOAL]
case refine'_4.refine_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ 0 ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.zero_mem _
[GOAL]
case refine'_4.refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x : M
hx : x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ ∀ (x y : M),
    r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i)) →
      r • y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i)) → r • (x + y) ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
intro x y hx hy
[GOAL]
case refine'_4.refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝¹ : M
hx✝¹ : x✝¹ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x y : M
hx : r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
hy : r • y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ r • (x + y) ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
rw [smul_add]
[GOAL]
case refine'_4.refine_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝² : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
x✝¹ : M
hx✝¹ : x✝¹ ∈ span R (⋃ (i : ι), ↑(p i))
r : R
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
x y : M
hx : r • x ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
hy : r • y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
⊢ r • x + r • y ∈ AddSubmonoid.closure (⋃ (i : ι), ↑(p i))
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.add_mem _ hx hy
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : M → Prop
x : M
hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i
hp : ∀ (i : ι) (x : M), x ∈ p i → C x
h0 : C 0
hadd : ∀ (x y : M), C x → C y → C (x + y)
⊢ C x
[PROOFSTEP]
rw [← mem_toAddSubmonoid, iSup_toAddSubmonoid] at hx 
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : M → Prop
x : M
hx : x ∈ ⨆ (i : ι), (p i).toAddSubmonoid
hp : ∀ (i : ι) (x : M), x ∈ p i → C x
h0 : C 0
hadd : ∀ (x y : M), C x → C y → C (x + y)
⊢ C x
[PROOFSTEP]
exact AddSubmonoid.iSup_induction (x := x) _ hx hp h0 hadd
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x : M
hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i
⊢ C x hx
[PROOFSTEP]
refine' Exists.elim _ fun (hx : x ∈ ⨆ i, p i) (hc : C x hx) => hc
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x : M
hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i
⊢ ∃ x_1, C x x_1
[PROOFSTEP]
refine' iSup_induction p (C := fun x : M ↦ ∃ (hx : x ∈ ⨆ i, p i), C x hx) hx (fun i x hx => _) _ fun x y => _
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ ⨆ (i : ι), p i
i : ι
x : M
hx : x ∈ p i
⊢ (fun x => ∃ hx, C x hx) x
[PROOFSTEP]
exact ⟨_, hp _ _ hx⟩
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x : M
hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i
⊢ (fun x => ∃ hx, C x hx) 0
[PROOFSTEP]
exact ⟨_, h0⟩
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x✝ : M
hx : x✝ ∈ ⨆ (i : ι), p i
x y : M
⊢ (fun x => ∃ hx, C x hx) x → (fun x => ∃ hx, C x hx) y → (fun x => ∃ hx, C x hx) (x + y)
[PROOFSTEP]
rintro ⟨_, Cx⟩ ⟨_, Cy⟩
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
C : (x : M) → x ∈ ⨆ (i : ι), p i → Prop
hp : ∀ (i : ι) (x : M) (hx : x ∈ p i), C x (_ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i)
h0 : C 0 (_ : 0 ∈ ⨆ (i : ι), p i)
hadd :
  ∀ (x y : M) (hx : x ∈ ⨆ (i : ι), p i) (hy : y ∈ ⨆ (i : ι), p i),
    C x hx → C y hy → C (x + y) (_ : x + y ∈ ⨆ (i : ι), p i)
x✝ : M
hx : x✝ ∈ ⨆ (i : ι), p i
x y : M
w✝¹ : x ∈ ⨆ (i : ι), p i
Cx : C x w✝¹
w✝ : y ∈ ⨆ (i : ι), p i
Cy : C y w✝
⊢ ∃ hx, C (x + y) hx
[PROOFSTEP]
refine' ⟨_, hadd _ _ _ _ Cx Cy⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
m : M
p : Submodule R M
⊢ span R {m} ≤ p ↔ m ∈ p
[PROOFSTEP]
rw [span_le, singleton_subset_iff, SetLike.mem_coe]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (span R {x})
[PROOFSTEP]
rw [CompleteLattice.isCompactElement_iff_le_of_directed_sSup_le]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
⊢ ∀ (s : Set (Submodule R M)),
    Set.Nonempty s → DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) s → span R {x} ≤ sSup s → ∃ x_1, x_1 ∈ s ∧ span R {x} ≤ x_1
[PROOFSTEP]
intro d hemp hdir hsup
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
d : Set (Submodule R M)
hemp : Set.Nonempty d
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) d
hsup : span R {x} ≤ sSup d
⊢ ∃ x_1, x_1 ∈ d ∧ span R {x} ≤ x_1
[PROOFSTEP]
have : x ∈ (sSup d) := (SetLike.le_def.mp hsup) (mem_span_singleton_self x)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
d : Set (Submodule R M)
hemp : Set.Nonempty d
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) d
hsup : span R {x} ≤ sSup d
this : x ∈ sSup d
⊢ ∃ x_1, x_1 ∈ d ∧ span R {x} ≤ x_1
[PROOFSTEP]
obtain ⟨y, ⟨hyd, hxy⟩⟩ := (mem_sSup_of_directed hemp hdir).mp this
[GOAL]
case intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
d : Set (Submodule R M)
hemp : Set.Nonempty d
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) d
hsup : span R {x} ≤ sSup d
this : x ∈ sSup d
y : Submodule R M
hyd : y ∈ d
hxy : x ∈ y
⊢ ∃ x_1, x_1 ∈ d ∧ span R {x} ≤ x_1
[PROOFSTEP]
exact ⟨y, ⟨hyd, by simpa only [span_le, singleton_subset_iff]⟩⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
x : M
d : Set (Submodule R M)
hemp : Set.Nonempty d
hdir : DirectedOn (fun x x_1 => x ≤ x_1) d
hsup : span R {x} ≤ sSup d
this : x ∈ sSup d
y : Submodule R M
hyd : y ∈ d
hxy : x ∈ y
⊢ span R {x} ≤ y
[PROOFSTEP]
simpa only [span_le, singleton_subset_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Finset M
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (span R ↑S)
[PROOFSTEP]
rw [span_eq_iSup_of_singleton_spans]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Finset M
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (⨆ (x : M) (_ : x ∈ ↑S), span R {x})
[PROOFSTEP]
simp only [Finset.mem_coe]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Finset M
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (⨆ (x : M) (_ : x ∈ S), span R {x})
[PROOFSTEP]
rw [← Finset.sup_eq_iSup]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
S : Finset M
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (Finset.sup S fun x => span R {x})
[PROOFSTEP]
exact CompleteLattice.finset_sup_compact_of_compact S fun x _ => singleton_span_isCompactElement x
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t✝ : Set M
s t : Submodule R M
ht : t ∈ (fun x => span R {x}) '' ↑s
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement t
[PROOFSTEP]
rcases(Set.mem_image _ _ _).1 ht with ⟨x, _, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Submodule R M
x : M
left✝ : x ∈ ↑s
ht : span R {x} ∈ (fun x => span R {x}) '' ↑s
⊢ CompleteLattice.IsCompactElement (span R {x})
[PROOFSTEP]
apply singleton_span_isCompactElement
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s✝ t : Set M
s : Submodule R M
⊢ sSup ((fun x => span R {x}) '' ↑s) = s
[PROOFSTEP]
rw [sSup_eq_iSup, iSup_image, ← span_eq_iSup_of_singleton_spans, span_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
⊢ p = sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
let S := {T : Submodule R M | ∃ (m : M) (_ : m ∈ p) (_ : m ≠ 0), T = span R { m }}
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
⊢ p = sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
apply le_antisymm
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
⊢ p ≤ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
intro m hm
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
by_cases h : m = 0
[GOAL]
case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
rw [h]
[GOAL]
case pos
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : m = 0
⊢ 0 ∈ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case neg
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
m : M
hm : m ∈ p
h : ¬m = 0
⊢ m ∈ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
[PROOFSTEP]
exact @le_sSup _ _ S _ ⟨m, ⟨hm, ⟨h, rfl⟩⟩⟩ m (mem_span_singleton_self m)
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
⊢ sSup {T | ∃ m x x, T = span R {m}} ≤ p
[PROOFSTEP]
rw [sSup_le_iff]
[GOAL]
case a
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
⊢ ∀ (b : Submodule R M), b ∈ {T | ∃ m x x, T = span R {m}} → b ≤ p
[PROOFSTEP]
rintro S ⟨_, ⟨_, ⟨_, rfl⟩⟩⟩
[GOAL]
case a.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
p : Submodule R M
S : Set (Submodule R M) := {T | ∃ m x x, T = span R {m}}
w✝² : M
w✝¹ : w✝² ∈ p
w✝ : w✝² ≠ 0
⊢ span R {w✝²} ≤ p
[PROOFSTEP]
rwa [span_singleton_le_iff_mem]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
⊢ I < I ⊔ span R {a} ↔ ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
⊢ I < I ⊔ span R {a} → ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
⊢ ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
by_contra akey
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
⊢ False
[PROOFSTEP]
have h1 : (I ⊔ R ∙ a) ≤ I := by
  simp only [sup_le_iff]
  constructor
  · exact le_refl I
  · exact (span_singleton_le_iff_mem a I).mpr akey
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
⊢ I ⊔ span R {a} ≤ I
[PROOFSTEP]
simp only [sup_le_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
⊢ I ≤ I ∧ span R {a} ≤ I
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case left
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
⊢ I ≤ I
[PROOFSTEP]
exact le_refl I
[GOAL]
case right
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
⊢ span R {a} ≤ I
[PROOFSTEP]
exact (span_singleton_le_iff_mem a I).mpr akey
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
h1 : I ⊔ span R {a} ≤ I
⊢ False
[PROOFSTEP]
have h2 := gt_of_ge_of_gt h1 h
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : I < I ⊔ span R {a}
akey : a ∈ I
h1 : I ⊔ span R {a} ≤ I
h2 : I > I
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact lt_irrefl I h2
[GOAL]
case mpr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
⊢ ¬a ∈ I → I < I ⊔ span R {a}
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mpr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ I < I ⊔ span R {a}
[PROOFSTEP]
apply SetLike.lt_iff_le_and_exists.mpr
[GOAL]
case mpr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ I ≤ I ⊔ span R {a} ∧ ∃ x, x ∈ I ⊔ span R {a} ∧ ¬x ∈ I
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mpr.left
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ I ≤ I ⊔ span R {a}
case mpr.right
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ ∃ x, x ∈ I ⊔ span R {a} ∧ ¬x ∈ I
[PROOFSTEP]
simp only [le_sup_left]
[GOAL]
case mpr.right
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ ∃ x, x ∈ I ⊔ span R {a} ∧ ¬x ∈ I
[PROOFSTEP]
use a
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ a ∈ I ⊔ span R {a} ∧ ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case h.left
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ a ∈ I ⊔ span R {a}
case h.right
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
swap
[GOAL]
case h.right
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ ¬a ∈ I
[PROOFSTEP]
assumption
[GOAL]
case h.left
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
⊢ a ∈ I ⊔ span R {a}
[PROOFSTEP]
have : (R ∙ a) ≤ I ⊔ R ∙ a := le_sup_right
[GOAL]
case h.left
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
I : Submodule R M
a : M
h : ¬a ∈ I
this : span R {a} ≤ I ⊔ span R {a}
⊢ a ∈ I ⊔ span R {a}
[PROOFSTEP]
exact this (mem_span_singleton_self a)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
m : M
⊢ m ∈ ⨆ (i : ι), p i ↔ ∀ (N : Submodule R M), (∀ (i : ι), p i ≤ N) → m ∈ N
[PROOFSTEP]
rw [← span_singleton_le_iff_mem, le_iSup_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x : M
p✝ p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
ι : Sort u_9
p : ι → Submodule R M
m : M
⊢ (∀ (b : Submodule R M), (∀ (i : ι), p i ≤ b) → span R {m} ≤ b) ↔ ∀ (N : Submodule R M), (∀ (i : ι), p i ≤ N) → m ∈ N
[PROOFSTEP]
simp only [span_singleton_le_iff_mem]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
classical
refine' span_induction hx (fun x hx => _) _ _ _
· refine' ⟨{ x }, _, _⟩
  · rwa [Finset.coe_singleton, Set.singleton_subset_iff]
  · rw [Finset.coe_singleton]
    exact Submodule.mem_span_singleton_self x
· use∅
  simp
· rintro x y ⟨X, hX, hxX⟩ ⟨Y, hY, hyY⟩
  refine' ⟨X ∪ Y, _, _⟩
  · rw [Finset.coe_union]
    exact Set.union_subset hX hY
  rw [Finset.coe_union, span_union, mem_sup]
  exact ⟨x, hxX, y, hyY, rfl⟩
· rintro a x ⟨T, hT, h2⟩
  exact ⟨T, hT, smul_mem _ _ h2⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
refine' span_induction hx (fun x hx => _) _ _ _
[GOAL]
case refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R S
x : M
hx : x ∈ S
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
refine' ⟨{ x }, _, _⟩
[GOAL]
case refine'_1.refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R S
x : M
hx : x ∈ S
⊢ ↑{x} ⊆ S
[PROOFSTEP]
rwa [Finset.coe_singleton, Set.singleton_subset_iff]
[GOAL]
case refine'_1.refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R S
x : M
hx : x ∈ S
⊢ x ∈ span R ↑{x}
[PROOFSTEP]
rw [Finset.coe_singleton]
[GOAL]
case refine'_1.refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx✝ : x✝ ∈ span R S
x : M
hx : x ∈ S
⊢ x ∈ span R {x}
[PROOFSTEP]
exact Submodule.mem_span_singleton_self x
[GOAL]
case refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ 0 ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
use∅
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ↑∅ ⊆ S ∧ 0 ∈ span R ↑∅
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case refine'_3
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ∀ (x y : M), (∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x ∈ span R ↑T) → (∃ T, ↑T ⊆ S ∧ y ∈ span R ↑T) → ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x + y ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
rintro x y ⟨X, hX, hxX⟩ ⟨Y, hY, hyY⟩
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
x y : M
X : Finset M
hX : ↑X ⊆ S
hxX : x ∈ span R ↑X
Y : Finset M
hY : ↑Y ⊆ S
hyY : y ∈ span R ↑Y
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x + y ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
refine' ⟨X ∪ Y, _, _⟩
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro.intro.intro.refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
x y : M
X : Finset M
hX : ↑X ⊆ S
hxX : x ∈ span R ↑X
Y : Finset M
hY : ↑Y ⊆ S
hyY : y ∈ span R ↑Y
⊢ ↑(X ∪ Y) ⊆ S
[PROOFSTEP]
rw [Finset.coe_union]
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro.intro.intro.refine'_1
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
x y : M
X : Finset M
hX : ↑X ⊆ S
hxX : x ∈ span R ↑X
Y : Finset M
hY : ↑Y ⊆ S
hyY : y ∈ span R ↑Y
⊢ ↑X ∪ ↑Y ⊆ S
[PROOFSTEP]
exact Set.union_subset hX hY
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro.intro.intro.refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
x y : M
X : Finset M
hX : ↑X ⊆ S
hxX : x ∈ span R ↑X
Y : Finset M
hY : ↑Y ⊆ S
hyY : y ∈ span R ↑Y
⊢ x + y ∈ span R ↑(X ∪ Y)
[PROOFSTEP]
rw [Finset.coe_union, span_union, mem_sup]
[GOAL]
case refine'_3.intro.intro.intro.intro.refine'_2
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
x y : M
X : Finset M
hX : ↑X ⊆ S
hxX : x ∈ span R ↑X
Y : Finset M
hY : ↑Y ⊆ S
hyY : y ∈ span R ↑Y
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ span R ↑X ∧ ∃ z, z ∈ span R ↑Y ∧ y_1 + z = x + y
[PROOFSTEP]
exact ⟨x, hxX, y, hyY, rfl⟩
[GOAL]
case refine'_4
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x : M
hx : x ∈ span R S
⊢ ∀ (a : R) (x : M), (∃ T, ↑T ⊆ S ∧ x ∈ span R ↑T) → ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ a • x ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
rintro a x ⟨T, hT, h2⟩
[GOAL]
case refine'_4.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S✝ : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
x✝¹ : M
p p' : Submodule R M
inst✝³ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t S : Set M
x✝ : M
hx : x✝ ∈ span R S
a : R
x : M
T : Finset M
hT : ↑T ⊆ S
h2 : x ∈ span R ↑T
⊢ ∃ T, ↑T ⊆ S ∧ a • x ∈ span R ↑T
[PROOFSTEP]
exact ⟨T, hT, smul_mem _ _ h2⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
src✝ : AddSubmonoid (M × M') := AddSubmonoid.prod p.toAddSubmonoid q₁.toAddSubmonoid
⊢ ∀ (c : R) {x : M × M'},
    x ∈
        {
              toAddSubsemigroup :=
                { carrier := ↑p ×ˢ ↑q₁,
                  add_mem' := (_ : ∀ {a b : M × M'}, a ∈ src✝.carrier → b ∈ src✝.carrier → a + b ∈ src✝.carrier) },
              zero_mem' := (_ : 0 ∈ src✝.carrier) }.toAddSubsemigroup.carrier →
      c • x ∈
        {
              toAddSubsemigroup :=
                { carrier := ↑p ×ˢ ↑q₁,
                  add_mem' := (_ : ∀ {a b : M × M'}, a ∈ src✝.carrier → b ∈ src✝.carrier → a + b ∈ src✝.carrier) },
              zero_mem' := (_ : 0 ∈ src✝.carrier) }.toAddSubsemigroup.carrier
[PROOFSTEP]
rintro a ⟨x, y⟩ ⟨hx, hy⟩
[GOAL]
case mk.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
src✝ : AddSubmonoid (M × M') := AddSubmonoid.prod p.toAddSubmonoid q₁.toAddSubmonoid
a : R
x : M
y : M'
hx : (x, y).fst ∈ ↑p
hy : (x, y).snd ∈ ↑q₁
⊢ a • (x, y) ∈
    {
          toAddSubsemigroup :=
            { carrier := ↑p ×ˢ ↑q₁,
              add_mem' := (_ : ∀ {a b : M × M'}, a ∈ src✝.carrier → b ∈ src✝.carrier → a + b ∈ src✝.carrier) },
          zero_mem' := (_ : 0 ∈ src✝.carrier) }.toAddSubsemigroup.carrier
[PROOFSTEP]
exact ⟨smul_mem _ a hx, smul_mem _ a hy⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
⊢ prod ⊤ ⊤ = ⊤
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
x✝ : M × M'
⊢ x✝ ∈ prod ⊤ ⊤ ↔ x✝ ∈ ⊤
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
⊢ prod ⊥ ⊥ = ⊥
[PROOFSTEP]
ext ⟨x, y⟩
[GOAL]
case h.mk
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
x : M
y : M'
⊢ (x, y) ∈ prod ⊥ ⊥ ↔ (x, y) ∈ ⊥
[PROOFSTEP]
simp [Prod.zero_eq_mk]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
⊢ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁' = prod (p ⊔ p') (q₁ ⊔ q₁')
[PROOFSTEP]
refine' le_antisymm (sup_le (prod_mono le_sup_left le_sup_left) (prod_mono le_sup_right le_sup_right)) _
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
⊢ prod (p ⊔ p') (q₁ ⊔ q₁') ≤ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁'
[PROOFSTEP]
simp [SetLike.le_def]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
⊢ ∀ (a : M) (b : M'), a ∈ p ⊔ p' → b ∈ q₁ ⊔ q₁' → (a, b) ∈ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁'
[PROOFSTEP]
intro xx yy hxx hyy
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
xx : M
yy : M'
hxx : xx ∈ p ⊔ p'
hyy : yy ∈ q₁ ⊔ q₁'
⊢ (xx, yy) ∈ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁'
[PROOFSTEP]
rcases mem_sup.1 hxx with ⟨x, hx, x', hx', rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
yy : M'
hyy : yy ∈ q₁ ⊔ q₁'
x : M
hx : x ∈ p
x' : M
hx' : x' ∈ p'
hxx : x + x' ∈ p ⊔ p'
⊢ (x + x', yy) ∈ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁'
[PROOFSTEP]
rcases mem_sup.1 hyy with ⟨y, hy, y', hy', rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁸ : Semiring R
inst✝⁷ : AddCommMonoid M
inst✝⁶ : Module R M
x✝ : M
p p' : Submodule R M
inst✝⁵ : Semiring R₂
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝⁴ : AddCommMonoid M₂
inst✝³ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
inst✝² : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s t : Set M
M' : Type u_9
inst✝¹ : AddCommMonoid M'
inst✝ : Module R M'
q₁ q₁' : Submodule R M'
x : M
hx : x ∈ p
x' : M
hx' : x' ∈ p'
hxx : x + x' ∈ p ⊔ p'
y : M'
hy : y ∈ q₁
y' : M'
hy' : y' ∈ q₁'
hyy : y + y' ∈ q₁ ⊔ q₁'
⊢ (x + x', y + y') ∈ prod p q₁ ⊔ prod p' q₁'
[PROOFSTEP]
refine' mem_sup.2 ⟨(x, y), ⟨hx, hy⟩, (x', y'), ⟨hx', hy'⟩, rfl⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
s : Set M
⊢ span R (-s) = span R (↑(-LinearMap.id) '' s)
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
s : Set M
⊢ map (-LinearMap.id) (span R s) = span R s
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
⊢ x ∈ span R (insert y s) ↔ ∃ a, x + a • y ∈ span R s
[PROOFSTEP]
rw [mem_span_insert]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
⊢ (∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z) ↔ ∃ a, x + a • y ∈ span R s
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
⊢ (∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z) → ∃ a, x + a • y ∈ span R s
[PROOFSTEP]
rintro ⟨a, z, hz, rfl⟩
[GOAL]
case mp.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
y : M
s : Set M
a : R
z : M
hz : z ∈ span R s
⊢ ∃ a_1, a • y + z + a_1 • y ∈ span R s
[PROOFSTEP]
exact ⟨-a, by simp [hz, add_assoc]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
y : M
s : Set M
a : R
z : M
hz : z ∈ span R s
⊢ a • y + z + -a • y ∈ span R s
[PROOFSTEP]
simp [hz, add_assoc]
[GOAL]
case mpr
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
⊢ (∃ a, x + a • y ∈ span R s) → ∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z
[PROOFSTEP]
rintro ⟨a, h⟩
[GOAL]
case mpr.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
a : R
h : x + a • y ∈ span R s
⊢ ∃ a z, z ∈ span R s ∧ x = a • y + z
[PROOFSTEP]
exact ⟨-a, _, h, by simp [add_comm, add_left_comm]⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x y : M
s : Set M
a : R
h : x + a • y ∈ span R s
⊢ x = -a • y + (x + a • y)
[PROOFSTEP]
simp [add_comm, add_left_comm]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
a : M
ha : a ∈ (x✝ ⊔ y) ⊓ z
⊢ a ∈ x✝ ⊔ y ⊓ z
[PROOFSTEP]
rw [mem_inf, mem_sup] at ha 
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
a : M
ha : (∃ y_1, y_1 ∈ x✝ ∧ ∃ z, z ∈ y ∧ y_1 + z = a) ∧ a ∈ z
⊢ a ∈ x✝ ⊔ y ⊓ z
[PROOFSTEP]
rcases ha with ⟨⟨b, hb, c, hc, rfl⟩, haz⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
b : M
hb : b ∈ x✝
c : M
hc : c ∈ y
haz : b + c ∈ z
⊢ b + c ∈ x✝ ⊔ y ⊓ z
[PROOFSTEP]
rw [mem_sup]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
b : M
hb : b ∈ x✝
c : M
hc : c ∈ y
haz : b + c ∈ z
⊢ ∃ y_1, y_1 ∈ x✝ ∧ ∃ z_1, z_1 ∈ y ⊓ z ∧ y_1 + z_1 = b + c
[PROOFSTEP]
refine' ⟨b, hb, c, mem_inf.2 ⟨hc, _⟩, rfl⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
b : M
hb : b ∈ x✝
c : M
hc : c ∈ y
haz : b + c ∈ z
⊢ c ∈ z
[PROOFSTEP]
rw [← add_sub_cancel c b, add_comm]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Ring R
inst✝¹ : AddCommGroup M
inst✝ : Module R M
x✝ y z : Submodule R M
xz : x✝ ≤ z
b : M
hb : b ∈ x✝
c : M
hc : c ∈ y
haz : b + c ∈ z
⊢ b + c - b ∈ z
[PROOFSTEP]
apply z.sub_mem haz (xz hb)
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
⊢ comap f (map f p) = p ⊔ LinearMap.ker f
[PROOFSTEP]
refine' le_antisymm _ (sup_le (le_comap_map _ _) (comap_mono bot_le))
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
⊢ comap f (map f p) ≤ p ⊔ LinearMap.ker f
[PROOFSTEP]
rintro x ⟨y, hy, e⟩
[GOAL]
case intro.intro
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
x y : M
hy : y ∈ ↑p
e : ↑f y = ↑f x
⊢ x ∈ p ⊔ LinearMap.ker f
[PROOFSTEP]
exact mem_sup.2 ⟨y, hy, x - y, by simpa using sub_eq_zero.2 e.symm, by simp⟩
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
x y : M
hy : y ∈ ↑p
e : ↑f y = ↑f x
⊢ x - y ∈ LinearMap.ker f
[PROOFSTEP]
simpa using sub_eq_zero.2 e.symm
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
x y : M
hy : y ∈ ↑p
e : ↑f y = ↑f x
⊢ y + (x - y) = x
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : Module R M
inst✝² : AddCommGroup M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p : Submodule R M
h : LinearMap.ker f ≤ p
⊢ comap f (map f p) = p
[PROOFSTEP]
rw [Submodule.comap_map_eq, sup_of_le_left h]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : AddCommGroup M₂
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
p p' : Submodule R M
⊢ map f p ≤ map f p' ↔ p ≤ p' ⊔ ker f
[PROOFSTEP]
rw [map_le_iff_le_comap, Submodule.comap_map_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : AddCommGroup M₂
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
hf : ker f = ⊥
p p' : Submodule R M
⊢ map f p ≤ map f p' ↔ p ≤ p'
[PROOFSTEP]
rw [LinearMap.map_le_map_iff, hf, sup_bot_eq]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : Semiring R₂
inst✝⁴ : AddCommGroup M
inst✝³ : AddCommGroup M₂
inst✝² : Module R M
inst✝¹ : Module R₂ M₂
τ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : RingHomSurjective τ₁₂
F : Type u_8
sc : SemilinearMapClass F τ₁₂ M M₂
f : F
hf : range f = ⊤
p : Submodule R M
⊢ map f p = ⊤ ↔ p ⊔ ker f = ⊤
[PROOFSTEP]
simp_rw [← top_le_iff, ← hf, range_eq_map, LinearMap.map_le_map_iff]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
x y : M
⊢ y ∈ span R {x} ↔ y ∈ range (toSpanSingleton R M x)
[PROOFSTEP]
refine' Iff.trans _ LinearMap.mem_range.symm
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
x y : M
⊢ y ∈ span R {x} ↔ ∃ y_1, ↑(toSpanSingleton R M x) y_1 = y
[PROOFSTEP]
exact mem_span_singleton
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
⊢ toSpanSingleton R M 0 = 0
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Semiring R
inst✝¹ : AddCommMonoid M
inst✝ : Module R M
⊢ ↑(toSpanSingleton R M 0) 1 = ↑0 1
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
inst✝³ : Semiring R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s : Set M
f g : F
⊢ Set.EqOn ↑f ↑g ↑(span R s) ↔ Set.EqOn (↑f) (↑g) s
[PROOFSTEP]
rw [← le_eqLocus, span_le]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝⁶ : Semiring R
inst✝⁵ : AddCommMonoid M
inst✝⁴ : Module R M
inst✝³ : Semiring R₂
inst✝² : AddCommMonoid M₂
inst✝¹ : Module R₂ M₂
F : Type u_8
σ₁₂ : R →+* R₂
inst✝ : SemilinearMapClass F σ₁₂ M M₂
s : Set M
f g : F
⊢ s ⊆ ↑(eqLocus f g) ↔ Set.EqOn (↑f) (↑g) s
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Field K
inst✝¹ : AddCommGroup V
inst✝ : Module K V
f : V →ₗ[K] K
x : V
hx : ↑f x ≠ 0
y : V
x✝ : y ∈ ⊤
⊢ y - (↑f y * (↑f x)⁻¹) • x ∈ ker f
[PROOFSTEP]
rw [LinearMap.mem_ker, f.map_sub, f.map_smul, smul_eq_mul, mul_assoc, inv_mul_cancel hx, mul_one, sub_self]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝² : Field K
inst✝¹ : AddCommGroup V
inst✝ : Module K V
f : V →ₗ[K] K
x : V
hx : ↑f x ≠ 0
y : V
x✝ : y ∈ ⊤
⊢ (↑f y * (↑f x)⁻¹) • x + (y - (↑f y * (↑f x)⁻¹) • x) = y
[PROOFSTEP]
simp only [add_sub_cancel'_right]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x : M
h : x ≠ 0
⊢ ↑(toSpanNonzeroSingleton R M x h) 1 = { val := x, property := (_ : x ∈ Submodule.span R {x}) }
[PROOFSTEP]
apply SetLike.coe_eq_coe.mp
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x : M
h : x ≠ 0
⊢ ↑(↑(toSpanNonzeroSingleton R M x h) 1) = ↑{ val := x, property := (_ : x ∈ Submodule.span R {x}) }
[PROOFSTEP]
have : ↑(toSpanNonzeroSingleton R M x h 1) = toSpanSingleton R M x 1 := rfl
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x : M
h : x ≠ 0
this : ↑(↑(toSpanNonzeroSingleton R M x h) 1) = ↑(toSpanSingleton R M x) 1
⊢ ↑(↑(toSpanNonzeroSingleton R M x h) 1) = ↑{ val := x, property := (_ : x ∈ Submodule.span R {x}) }
[PROOFSTEP]
rw [this, toSpanSingleton_one, Submodule.coe_mk]
[GOAL]
R : Type u_1
R₂ : Type u_2
K : Type u_3
M : Type u_4
M₂ : Type u_5
V : Type u_6
S : Type u_7
inst✝³ : Ring R
inst✝² : AddCommGroup M
inst✝¹ : Module R M
inst✝ : NoZeroSMulDivisors R M
x : M
h : x ≠ 0
⊢ ↑(coord R M x h) { val := x, property := (_ : x ∈ Submodule.span R {x}) } = 1
[PROOFSTEP]
rw [← toSpanNonzeroSingleton_one R M x h, LinearEquiv.symm_apply_apply]
