]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blob - matita/matita/lib/basics/star1.ma
the decentralization of core notation continues ...
[helm.git] / matita / matita / lib / basics / star1.ma
1 (*
2     ||M||  This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic        
3     ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science     
4     ||T||  Department of the University of Bologna, Italy.                     
5     ||I||                                                                 
6     ||T||  
7     ||A||  This file is distributed under the terms of the 
8     \   /  GNU General Public License Version 2        
9      \ /      
10       V_______________________________________________________________ *)
11
12 include "basics/star.ma".
13
14 (* added from λδ *)
15
16 lemma TC_strap: ∀A. ∀R:relation A. ∀a1,a,a2.
17                 R a1 a → TC … R a a2 → TC … R a1 a2.
18 /3 width=3/ qed.
19
20 lemma TC_reflexive: ∀A,R. reflexive A R → reflexive A (TC … R).
21 /2 width=1/ qed.
22
23 lemma TC_star_ind: ∀A,R. reflexive A R → ∀a1. ∀P:predicate A.
24                    P a1 → (∀a,a2. TC … R a1 a → R a a2 → P a → P a2) →
25                    ∀a2. TC … R a1 a2 → P a2.
26 #A #R #H #a1 #P #Ha1 #IHa1 #a2 #Ha12 elim Ha12 -a2 /3 width=4/
27 qed-.
28
29 inductive TC_dx (A:Type[0]) (R:relation A): A → A → Prop ≝
30   |inj_dx: ∀a,c. R a c → TC_dx A R a c
31   |step_dx : ∀a,b,c. R a b → TC_dx A R b c → TC_dx A R a c.
32
33 lemma TC_dx_strap: ∀A. ∀R: relation A.
34                    ∀a,b,c. TC_dx A R a b → R b c → TC_dx A R a c.
35 #A #R #a #b #c #Hab elim Hab -a -b /3 width=3/
36 qed.
37
38 lemma TC_to_TC_dx: ∀A. ∀R: relation A.
39                    ∀a1,a2. TC … R a1 a2 → TC_dx … R a1 a2.
40 #A #R #a1 #a2 #Ha12 elim Ha12 -a2 /2 width=3/
41 qed.
42
43 lemma TC_dx_to_TC: ∀A. ∀R: relation A.
44                    ∀a1,a2. TC_dx … R a1 a2 → TC … R a1 a2.
45 #A #R #a1 #a2 #Ha12 elim Ha12 -a1 -a2 /2 width=3/
46 qed.
47
48 fact TC_ind_dx_aux: ∀A,R,a2. ∀P:predicate A.
49                     (∀a1. R a1 a2 → P a1) →
50                     (∀a1,a. R a1 a → TC … R a a2 → P a → P a1) →
51                     ∀a1,a. TC … R a1 a → a = a2 → P a1.
52 #A #R #a2 #P #H1 #H2 #a1 #a #Ha1
53 elim (TC_to_TC_dx ???? Ha1) -a1 -a
54 [ #a #c #Hac #H destruct /2 width=1/
55 | #a #b #c #Hab #Hbc #IH #H destruct /3 width=4/
56 ]
57 qed-.
58
59 lemma TC_ind_dx: ∀A,R,a2. ∀P:predicate A.
60                  (∀a1. R a1 a2 → P a1) →
61                  (∀a1,a. R a1 a → TC … R a a2 → P a → P a1) →
62                  ∀a1. TC … R a1 a2 → P a1.
63 #A #R #a2 #P #H1 #H2 #a1 #Ha12
64 @(TC_ind_dx_aux … H1 H2 … Ha12) //
65 qed-.
66
67 lemma TC_symmetric: ∀A,R. symmetric A R → symmetric A (TC … R).
68 #A #R #HR #x #y #H @(TC_ind_dx ??????? H) -x /3 width=1/ /3 width=3/
69 qed.
70
71 lemma TC_star_ind_dx: ∀A,R. reflexive A R →
72                       ∀a2. ∀P:predicate A. P a2 →
73                       (∀a1,a. R a1 a → TC … R a a2 → P a → P a1) →
74                       ∀a1. TC … R a1 a2 → P a1.
75 #A #R #HR #a2 #P #Ha2 #H #a1 #Ha12
76 @(TC_ind_dx … P ? H … Ha12) /3 width=4/
77 qed-.
78
79 lemma TC_Conf3: ∀A,B,S,R. Conf3 A B S R → Conf3 A B S (TC … R).
80 #A #B #S #R #HSR #b #a1 #Ha1 #a2 #H elim H -a2 /2 width=3/
81 qed.
82
83 (* ************ confluence of star *****************)
84
85 lemma star_strip: ∀A,R. confluent A R →
86                   ∀a0,a1. star … R a0 a1 → ∀a2. R a0 a2 →
87                   ∃∃a. R a1 a & star … R a2 a.
88 #A #R #HR #a0 #a1 #H elim H -a1 /2 width=3/
89 #a #a1 #_ #Ha1 #IHa0 #a2 #Ha02
90 elim (IHa0 … Ha02) -a0 #a0 #Ha0 #Ha20
91 elim (HR … Ha1 … Ha0) -a /3 width=5/
92 qed-.
93
94 lemma star_confluent: ∀A,R. confluent A R → confluent A (star … R).
95 #A #R #HR #a0 #a1 #H elim H -a1 /2 width=3/
96 #a #a1 #_ #Ha1 #IHa0 #a2 #Ha02
97 elim (IHa0 … Ha02) -a0 #a0 #Ha0 #Ha20
98 elim (star_strip … HR … Ha0 … Ha1) -a /3 width=5/
99 qed-.
100
101 (* relations on unboxed pairs ***********************************************)
102
103 inductive bi_TC (A,B) (R:bi_relation A B) (a:A) (b:B): relation2 A B ≝
104   |bi_inj : ∀c,d. R a b c d → bi_TC A B R a b c d
105   |bi_step: ∀c,d,e,f. bi_TC A B R a b c d → R c d e f → bi_TC A B R a b e f.
106
107 lemma bi_TC_strap: ∀A,B. ∀R:bi_relation A B. ∀a1,a,a2,b1,b,b2.
108                    R a1 b1 a b → bi_TC … R a b a2 b2 → bi_TC … R a1 b1 a2 b2.
109 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #HR #H elim H -a2 -b2 /2 width=4/ /3 width=4/
110 qed.
111
112 lemma bi_TC_reflexive: ∀A,B,R. bi_reflexive A B R →
113                        bi_reflexive … (bi_TC … R).
114 /2 width=1/ qed.
115
116 inductive bi_TC_dx (A,B) (R:bi_relation A B): bi_relation A B ≝
117   |bi_inj_dx  : ∀a1,a2,b1,b2. R a1 b1 a2 b2 → bi_TC_dx A B R a1 b1 a2 b2
118   |bi_step_dx : ∀a1,a,a2,b1,b,b2. R a1 b1 a b → bi_TC_dx A B R a b a2 b2 →
119                 bi_TC_dx A B R a1 b1 a2 b2.
120
121 lemma bi_TC_dx_strap: ∀A,B. ∀R: bi_relation A B.
122                       ∀a1,a,a2,b1,b,b2. bi_TC_dx A B R a1 b1 a b →
123                       R a b a2 b2 → bi_TC_dx A B R a1 b1 a2 b2.
124 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #H1 elim H1 -a -b /3 width=4/
125 qed.
126
127 lemma bi_TC_to_bi_TC_dx: ∀A,B. ∀R: bi_relation A B.
128                          ∀a1,a2,b1,b2. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 →
129                          bi_TC_dx … R a1 b1 a2 b2.
130 #A #B #R #a1 #a2 #b1 #b2 #H12 elim H12 -a2 -b2 /2 width=4/
131 qed.
132
133 lemma bi_TC_dx_to_bi_TC: ∀A,B. ∀R: bi_relation A B.
134                          ∀a1,a2,b1,b2. bi_TC_dx … R a1 b1 a2 b2 →
135                          bi_TC … R a1 b1 a2 b2.
136 #A #B #R #a1 #a2 #b1 #b2 #H12 elim H12 -a1 -a2 -b1 -b2 /2 width=4/
137 qed.
138
139 fact bi_TC_ind_dx_aux: ∀A,B,R,a2,b2. ∀P:relation2 A B.
140                        (∀a1,b1. R a1 b1 a2 b2 → P a1 b1) →
141                        (∀a1,a,b1,b. R a1 b1 a b → bi_TC … R a b a2 b2 → P a b → P a1 b1) →
142                        ∀a1,a,b1,b. bi_TC … R a1 b1 a b → a = a2 → b = b2 → P a1 b1.
143 #A #B #R #a2 #b2 #P #H1 #H2 #a1 #a #b1 #b #H1
144 elim (bi_TC_to_bi_TC_dx … a1 a b1 b H1) -a1 -a -b1 -b
145 [ #a1 #x #b1 #y #H1 #Hx #Hy destruct /2 width=1/
146 | #a1 #a #x #b1 #b #y #H1 #H #IH #Hx #Hy destruct /3 width=5/
147 ]
148 qed-.
149
150 lemma bi_TC_ind_dx: ∀A,B,R,a2,b2. ∀P:relation2 A B.
151                     (∀a1,b1. R a1 b1 a2 b2 → P a1 b1) →
152                     (∀a1,a,b1,b. R a1 b1 a b → bi_TC … R a b a2 b2 → P a b → P a1 b1) →
153                     ∀a1,b1. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 → P a1 b1.
154 #A #B #R #a2 #b2 #P #H1 #H2 #a1 #b1 #H12
155 @(bi_TC_ind_dx_aux ?????? H1 H2 … H12) //
156 qed-.
157
158 lemma bi_TC_symmetric: ∀A,B,R. bi_symmetric A B R →
159                        bi_symmetric A B (bi_TC … R).
160 #A #B #R #HR #a1 #a2 #b1 #b2 #H21
161 @(bi_TC_ind_dx … a2 b2 H21) -a2 -b2 /3 width=1/ /3 width=4/
162 qed.
163
164 lemma bi_TC_transitive: ∀A,B,R. bi_transitive A B (bi_TC … R).
165 #A #B #R #a1 #a #b1 #b #H elim H -a -b /2 width=4/ /3 width=4/
166 qed.
167
168 definition bi_Conf3: ∀A,B,C. relation3 A B C → predicate (bi_relation A B) ≝
169                      λA,B,C,S,R.
170                      ∀c,a1,b1. S a1 b1 c → ∀a2,b2. R a1 b1 a2 b2 → S a2 b2 c.
171
172 lemma bi_TC_Conf3: ∀A,B,C,S,R. bi_Conf3 A B C S R → bi_Conf3 A B C S (bi_TC … R).
173 #A #B #C #S #R #HSR #c #a1 #b1 #Hab1 #a2 #b2 #H elim H -a2 -b2 /2 width=4/
174 qed.
175
176 lemma bi_TC_star_ind: ∀A,B,R. bi_reflexive A B R → ∀a1,b1. ∀P:relation2 A B.
177                       P a1 b1 → (∀a,a2,b,b2. bi_TC … R a1 b1 a b → R a b a2 b2 → P a b → P a2 b2) →
178                       ∀a2,b2. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 → P a2 b2.
179 #A #B #R #HR #a1 #b1 #P #H1 #IH #a2 #b2 #H12 elim H12 -a2 -b2 /3 width=5/
180 qed-.
181
182 lemma bi_TC_star_ind_dx: ∀A,B,R. bi_reflexive A B R →
183                          ∀a2,b2. ∀P:relation2 A B. P a2 b2 →
184                          (∀a1,a,b1,b. R a1 b1 a b → bi_TC … R a b a2 b2 → P a b → P a1 b1) →
185                          ∀a1,b1. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 → P a1 b1.
186 #A #B #R #HR #a2 #b2 #P #H2 #IH #a1 #b1 #H12
187 @(bi_TC_ind_dx … IH … a1 b1 H12) /3 width=5/
188 qed-.
189
190 definition bi_star: ∀A,B,R. bi_relation A B ≝
191                     λA,B,R. bi_RC A B (bi_TC … R).
192
193 lemma bi_star_bi_reflexive: ∀A,B,R. bi_reflexive A B (bi_star … R).
194 /2 width=1/ qed.
195
196 lemma bi_TC_to_bi_star: ∀A,B,R,a1,b1,a2,b2.
197                         bi_TC A B R a1 b1 a2 b2 → bi_star A B R a1 b1 a2 b2.
198 /2 width=1/ qed.
199
200 lemma bi_R_to_bi_star: ∀A,B,R,a1,b1,a2,b2.
201                        R a1 b1 a2 b2 → bi_star A B R a1 b1 a2 b2.
202 /3 width=1/ qed.
203
204 lemma bi_star_strap1: ∀A,B,R,a1,a,a2,b1,b,b2. bi_star A B R a1 b1 a b →
205                       R a b a2 b2 → bi_star A B R a1 b1 a2 b2.
206 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 *
207 [ /3 width=4/
208 | * #H1 #H2 destruct /2 width=1/
209 ]
210 qed.
211
212 lemma bi_star_strap2: ∀A,B,R,a1,a,a2,b1,b,b2. R a1 b1 a b →
213                       bi_star A B R a b a2 b2 → bi_star A B R a1 b1 a2 b2.
214 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #H *
215 [ /3 width=4/
216 | * #H1 #H2 destruct /2 width=1/
217 ]
218 qed.
219
220 lemma bi_star_to_bi_TC_to_bi_TC: ∀A,B,R,a1,a,a2,b1,b,b2. bi_star A B R a1 b1 a b →
221                                  bi_TC A B R a b a2 b2 → bi_TC A B R a1 b1 a2 b2.
222 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 *
223 [ /2 width=4/
224 | * #H1 #H2 destruct /2 width=1/
225 ]
226 qed.
227
228 lemma bi_TC_to_bi_star_to_bi_TC: ∀A,B,R,a1,a,a2,b1,b,b2. bi_TC A B R a1 b1 a b →
229                                  bi_star A B R a b a2 b2 → bi_TC A B R a1 b1 a2 b2.
230 #A #B #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #H *
231 [ /2 width=4/
232 | * #H1 #H2 destruct /2 width=1/
233 ]
234 qed.
235
236 lemma bi_tansitive_bi_star: ∀A,B,R. bi_transitive A B (bi_star … R).
237 #A #B #R #a1 #a #b1 #b #H #a2 #b2 *
238 [ /3 width=4/
239 | * #H1 #H2 destruct /2 width=1/
240 ]
241 qed.
242
243 lemma bi_star_ind: ∀A,B,R,a1,b1. ∀P:relation2 A B. P a1 b1 →
244                    (∀a,a2,b,b2. bi_star … R a1 b1 a b → R a b a2 b2 → P a b → P a2 b2) →
245                    ∀a2,b2. bi_star … R a1 b1 a2 b2 → P a2 b2.
246 #A #B #R #a1 #b1 #P #H #IH #a2 #b2 *
247 [ #H12 elim H12 -a2 -b2 /2 width=5/ -H /3 width=5/
248 | * #H1 #H2 destruct //
249 ]
250 qed-.
251
252 lemma bi_star_ind_dx: ∀A,B,R,a2,b2. ∀P:relation2 A B. P a2 b2 →
253                       (∀a1,a,b1,b. R a1 b1 a b → bi_star … R a b a2 b2 → P a b → P a1 b1) →
254                       ∀a1,b1. bi_star … R a1 b1 a2 b2 → P a1 b1.
255 #A #B #R #a2 #b2 #P #H #IH #a1 #b1 *
256 [ #H12 @(bi_TC_ind_dx … a1 b1 H12) -a1 -b1 /2 width=5/ -H /3 width=5/
257 | * #H1 #H2 destruct //
258 ]
259 qed-.
260
261 (* relations on unboxed triples *********************************************)
262
263 inductive tri_TC (A,B,C) (R:tri_relation A B C) (a1:A) (b1:B) (c1:C): relation3 A B C ≝
264   |tri_inj : ∀a2,b2,c2. R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → tri_TC A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2 
265   |tri_step: ∀a,a2,b,b2,c,c2. 
266              tri_TC A B C R a1 b1 c1 a b c → R a b c a2 b2 c2 →
267              tri_TC A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
268
269 lemma tri_TC_strap: ∀A,B,C. ∀R:tri_relation A B C. ∀a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
270                     R a1 b1 c1 a b c → tri_TC … R a b c a2 b2 c2 →
271                     tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
272 #A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 #HR #H elim H -a2 -b2 -c2 /2 width=5/ /3 width=5/
273 qed.
274
275 lemma tri_TC_reflexive: ∀A,B,C,R. tri_reflexive A B C R →
276                         tri_reflexive … (tri_TC … R).
277 /2 width=1/ qed.
278
279 inductive tri_TC_dx (A,B,C) (R:tri_relation A B C): tri_relation A B C ≝
280   |tri_inj_dx  : ∀a1,a2,b1,b2,c1,c2. R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → tri_TC_dx A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2
281   |tri_step_dx : ∀a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
282                  R a1 b1 c1 a b c → tri_TC_dx A B C R a b c a2 b2 c2 →
283                  tri_TC_dx A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
284
285 lemma tri_TC_dx_strap: ∀A,B,C. ∀R: tri_relation A B C.
286                        ∀a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
287                        tri_TC_dx A B C R a1 b1 c1 a b c →
288                        R a b c a2 b2 c2 → tri_TC_dx A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
289 #A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 #H1 elim H1 -a -b -c /3 width=5/
290 qed.
291
292 lemma tri_TC_to_tri_TC_dx: ∀A,B,C. ∀R: tri_relation A B C.
293                            ∀a1,a2,b1,b2,c1,c2. tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 →
294                            tri_TC_dx … R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
295 #A #B #C #R #a1 #a2 #b1 #b2 #c1 #c2 #H12 elim H12 -a2 -b2 -c2 /2 width=1/ /2 width=5/
296 qed.
297
298 lemma tri_TC_dx_to_tri_TC: ∀A,B,C. ∀R: tri_relation A B C.
299                            ∀a1,a2,b1,b2,c1,c2. tri_TC_dx … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 →
300                            tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
301 #A #B #C #R #a1 #a2 #b1 #b2 #c1 #c2 #H12 elim H12 -a1 -a2 -b1 -b2 -c1 -c2
302 /2 width=1/ /2 width=5/
303 qed.
304
305 fact tri_TC_ind_dx_aux: ∀A,B,C,R,a2,b2,c2. ∀P:relation3 A B C.
306                         (∀a1,b1,c1. R a1 b1 c1 a2 b2 c2→ P a1 b1 c1) →
307                         (∀a1,a,b1,b,c1,c. R a1 b1 c1 a b c → tri_TC … R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a1 b1 c1) →
308                         ∀a1,a,b1,b,c1,c. tri_TC … R a1 b1 c1 a b c → a = a2 → b = b2 → c = c2 → P a1 b1 c1.
309 #A #B #C #R #a2 #b2 #c2 #P #H1 #H2 #a1 #a #b1 #b #c1 #c #H1
310 elim (tri_TC_to_tri_TC_dx … a1 a b1 b c1 c H1) -a1 -a -b1 -b -c1 -c
311 [ #a1 #x #b1 #y #c1 #z #H1 #Hx #Hy #Hz destruct /2 width=1/
312 | #a1 #a #x #b1 #b #y #c1 #c #z #H1 #H #IH #Hx #Hy #Hz destruct /3 width=6/
313 ]
314 qed-.
315
316 lemma tri_TC_ind_dx: ∀A,B,C,R,a2,b2,c2. ∀P:relation3 A B C.
317                      (∀a1,b1,c1. R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a1 b1 c1) →
318                      (∀a1,a,b1,b,c1,c. R a1 b1 c1 a b c → tri_TC … R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a1 b1 c1) →
319                      ∀a1,b1,c1. tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a1 b1 c1.
320 #A #B #C #R #a2 #b2 #c2 #P #H1 #H2 #a1 #b1 #c1 #H12
321 @(tri_TC_ind_dx_aux ???????? H1 H2 … H12) //
322 qed-.
323
324 lemma tri_TC_symmetric: ∀A,B,C,R. tri_symmetric A B C R →
325                         tri_symmetric … (tri_TC … R).
326 #A #B #C #R #HR #a1 #a2 #b1 #b2 #c1 #c2 #H21
327 @(tri_TC_ind_dx … a2 b2 c2 H21) -a2 -b2 -c2 /3 width=1/ /3 width=5/
328 qed.
329
330 lemma tri_TC_transitive: ∀A,B,C,R. tri_transitive A B C (tri_TC … R).
331 #A #B #C #R #a1 #a #b1 #b #c1 #c #H elim H -a -b -c /2 width=5/ /3 width=5/
332 qed.
333
334 definition tri_Conf4: ∀A,B,C,D. relation4 A B C D → predicate (tri_relation A B C) ≝
335                       λA,B,C,D,S,R.
336                       ∀d,a1,b1,c1. S a1 b1 c1 d → ∀a2,b2,c2. R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → S a2 b2 c2 d.
337
338 lemma tri_TC_Conf4: ∀A,B,C,D,S,R.
339                     tri_Conf4 A B C D S R → tri_Conf4 A B C D S (tri_TC … R).
340 #A #B #C #D #S #R #HSR #d #a1 #b1 #c1 #Habc1 #a2 #b2 #c2 #H elim H -a2 -b2 -c2
341 /2 width=5/
342 qed.
343
344 lemma tri_TC_star_ind: ∀A,B,C,R. tri_reflexive A B C R →
345                        ∀a1,b1,c1. ∀P:relation3 A B C.
346                        P a1 b1 c1 → (∀a,a2,b,b2,c,c2. tri_TC … R a1 b1 c1 a b c → R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a2 b2 c2) →
347                        ∀a2,b2,c2. tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a2 b2 c2.
348 #A #B #C #R #HR #a1 #b1 #c1 #P #H1 #IH #a2 #b2 #c2 #H12 elim H12 -a2 -b2 -c2
349 /2 width=6/ /3 width=6/
350 qed-.
351
352 lemma tri_TC_star_ind_dx: ∀A,B,C,R. tri_reflexive A B C R →
353                           ∀a2,b2,c2. ∀P:relation3 A B C. P a2 b2 c2 →
354                           (∀a1,a,b1,b,c1,c. R a1 b1 c1 a b c → tri_TC … R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a1 b1 c1) →
355                           ∀a1,b1,c1. tri_TC … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a1 b1 c1.
356 #A #B #C #R #HR #a2 #b2 #c2 #P #H2 #IH #a1 #b1 #c1 #H12
357 @(tri_TC_ind_dx  … IH … a1 b1 c1 H12) /3 width=6/
358 qed-.