weblib/arithmetics/nat.ma

   1 (*
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   3     ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science
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   9      \ /
  10       V_______________________________________________________________ *)
  11
  12 include "basics/relations.ma".
  13
  14 inductive nat : Type[0] ≝
  15   | O : nat
  16   | S : nat → nat.
  17
  18 interpretation "Natural numbers" 'N = nat.
  19
  20 alias num (instance 0) = "natural number".
  21
  22 definition pred ≝
  23  λn. match n with [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 | S p ⇒ p].
  24
  25 theorem pred_Sn : ∀n.n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n).
  26 // qed.
  27
  28 theorem injective_S : \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/injective.def(1)"\ 6injective\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6.
  29 // qed.
  30
  31 (*
  32 theorem inj_S : \forall n,m:nat.(S n)=(S m) \to n=m.
  33 //. qed. *)
  34
  35 theorem not_eq_S: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m.
  36 /2/ qed.
  37
  38 definition not_zero: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop ≝
  39  λn: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. match n with [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False.ind(1,0,0)"\ 6False\ 5/a\ 6 | (S p) ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/True.ind(1,0,0)"\ 6True\ 5/a\ 6 ].
  40
  41 theorem not_eq_O_S : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n.
  42 #n @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Not.con(0,1,1)"\ 6nmk\ 5/a\ 6 #eqOS (change with (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/not_zero.def(1)"\ 6not_zero\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6)) >eqOS // qed.
  43
  44 theorem not_eq_n_Sn: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n.
  45 #n (elim n) /2/ qed.
  46
  47 theorem nat_case:
  48  ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.∀P:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop.
  49   (n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 → P \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6) → (∀m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m → P (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m)) → P n.
  50 #n #P (elim n) /2/ qed.
  51
  52 theorem nat_elim2 :
  53  ∀R:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop.
  54   (∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. R \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 n)
  55   → (∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. R (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n) \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6)
  56   → (∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. R n m → R (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n) (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m))
  57   → ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. R n m.
  58 #R #ROn #RSO #RSS #n (elim n) // #n0 #Rn0m #m (cases m) /2/ qed.
  59
  60 theorem decidable_eq_nat : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/decidable.def(1)"\ 6decidable\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6m).
  61 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 #n [ (cases n) /2/ | /3/ | #m #Hind (cases Hind) /3/]
  62 qed.
  63
  64 (*************************** plus ******************************)
  65
  66 let rec plus n m ≝
  67  match n with [ O ⇒ m | S p ⇒ \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 (plus p m) ].
  68
  69 interpretation "natural plus" 'plus x y = (plus x y).
  70
  71 theorem plus_O_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6n.
  72 // qed.
  73
  74 (*
  75 theorem plus_Sn_m: ∀n,m:nat. S (n + m) = S n + m.
  76 // qed.
  77 *)
  78
  79 theorem plus_n_O: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6\ 5a title="natural number" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 60\ 5/a\ 6.
  80 #n (elim n) normalize // qed.
  81
  82 theorem plus_n_Sm : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m.
  83 #n (elim n) normalize // qed.
  84
  85 (*
  86 theorem plus_Sn_m1: ∀n,m:nat. S m + n = n + S m.
  87 #n (elim n) normalize // qed.
  88 *)
  89
  90 (* deleterio?
  91 theorem plus_n_1 : ∀n:nat. S n = n+1.
  92 // qed.
  93 *)
  94
  95 theorem commutative_plus: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/commutative.def(1)"\ 6commutative\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus.fix(0,0,1)"\ 6plus\ 5/a\ 6.
  96 #n (elim n) normalize // qed.
  97
  98 theorem associative_plus : \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/associative.def(1)"\ 6associative\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus.fix(0,0,1)"\ 6plus\ 5/a\ 6.
  99 #n (elim n) normalize // qed.
 100
 101 theorem assoc_plus1: ∀a,b,c. c \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 (b \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 a) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 a.
 102 // qed.
 103
 104 theorem injective_plus_r: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/injective.def(1)"\ 6injective\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 (λm.n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m).
 105 #n (elim n) normalize /3/ qed.
 106
 107 (* theorem inj_plus_r: \forall p,n,m:nat. p+n = p+m \to n=m
 108 \def injective_plus_r.
 109
 110 theorem injective_plus_l: ∀m:nat.injective nat nat (λn.n+m).
 111 /2/ qed. *)
 112
 113 (* theorem inj_plus_l: \forall p,n,m:nat. n+p = m+p \to n=m
 114 \def injective_plus_l. *)
 115
 116 (*************************** times *****************************)
 117
 118 let rec times n m ≝
 119  match n with [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 | S p ⇒ m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6(times p m) ].
 120
 121 interpretation "natural times" 'times x y = (times x y).
 122
 123 theorem times_Sn_m: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m.
 124 // qed.
 125
 126 theorem times_O_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6n.
 127 // qed.
 128
 129 theorem times_n_O: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 130 #n (elim n) // qed.
 131
 132 theorem times_n_Sm : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6(n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m).
 133 #n (elim n) normalize // qed.
 134
 135 theorem commutative_times : \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/commutative.def(1)"\ 6commutative\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/times.fix(0,0,2)"\ 6times\ 5/a\ 6.
 136 #n (elim n) normalize // qed.
 137
 138 (* variant sym_times : \forall n,m:nat. n*m = m*n \def
 139 symmetric_times. *)
 140
 141 theorem distributive_times_plus : \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/distributive.def(1)"\ 6distributive\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/times.fix(0,0,2)"\ 6times\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus.fix(0,0,1)"\ 6plus\ 5/a\ 6.
 142 #n (elim n) normalize // qed.
 143
 144 theorem distributive_times_plus_r :
 145   ∀a,b,c:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. (b\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6c)\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6a \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 b\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 c\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6a.
 146 // qed.
 147
 148 theorem associative_times: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/associative.def(1)"\ 6associative\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/times.fix(0,0,2)"\ 6times\ 5/a\ 6.
 149 #n (elim n) normalize // qed.
 150
 151 lemma times_times: ∀x,y,z. x\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6(y\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6z) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 y\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6(x\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6z).
 152 // qed.
 153
 154 theorem times_n_1 : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural number" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 61\ 5/a\ 6.
 155 #n // qed.
 156
 157 (* ci servono questi risultati?
 158 theorem times_O_to_O: ∀n,m:nat.n*m=O → n=O ∨ m=O.
 159 napply nat_elim2 /2/
 160 #n #m #H normalize #H1 napply False_ind napply not_eq_O_S
 161 // qed.
 162
 163 theorem times_n_SO : ∀n:nat. n = n * S O.
 164 #n // qed.
 165
 166 theorem times_SSO_n : ∀n:nat. n + n = (S(S O)) * n.
 167 normalize // qed.
 168
 169 nlemma times_SSO: \forall n.(S(S O))*(S n) = S(S((S(S O))*n)).
 170 // qed.
 171
 172 theorem or_eq_eq_S: \forall n.\exists m.
 173 n = (S(S O))*m \lor n = S ((S(S O))*m).
 174 #n (elim n)
 175   ##[@ /2/
 176   ##|#a #H nelim H #b#ornelim or#aeq
 177     ##[@ b @ 2 //
 178     ##|@ (S b) @ 1 /2/
 179     ##]
 180 qed.
 181 *)
 182
 183 (******************** ordering relations ************************)
 184
 185 inductive le (n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6) : \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop ≝
 186   | le_n : le n n
 187   | le_S : ∀ m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. le n m → le n (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m).
 188
 189 interpretation "natural 'less or equal to'" 'leq x y = (le x y).
 190
 191 interpretation "natural 'neither less nor equal to'" 'nleq x y = (Not (le x y)).
 192
 193 definition lt: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop ≝ λn,m. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 194
 195 interpretation "natural 'less than'" 'lt x y = (lt x y).
 196 interpretation "natural 'not less than'" 'nless x y = (Not (lt x y)).
 197
 198 (* lemma eq_lt: ∀n,m. (n < m) = (S n ≤ m).
 199 // qed. *)
 200
 201 definition ge: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop ≝ λn,m.m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
 202
 203 interpretation "natural 'greater or equal to'" 'geq x y = (ge x y).
 204
 205 definition gt: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop ≝ λn,m.m\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6n.
 206
 207 interpretation "natural 'greater than'" 'gt x y = (gt x y).
 208 interpretation "natural 'not greater than'" 'ngtr x y = (Not (gt x y)).
 209
 210 theorem transitive_le : \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/transitive.def(2)"\ 6transitive\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le.ind(1,0,1)"\ 6le\ 5/a\ 6.
 211 #a #b #c #leab #lebc (elim lebc) /2/
 212 qed.
 213
 214 (*
 215 theorem trans_le: \forall n,m,p:nat. n \leq m \to m \leq p \to n \leq p
 216 \def transitive_le. *)
 217
 218 theorem transitive_lt: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/transitive.def(2)"\ 6transitive\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6.
 219 #a #b #c #ltab #ltbc (elim ltbc) /2/qed.
 220
 221 (*
 222 theorem trans_lt: \forall n,m,p:nat. lt n m \to lt m p \to lt n p
 223 \def transitive_lt. *)
 224
 225 theorem le_S_S: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m.
 226 #n #m #lenm (elim lenm) /2/ qed.
 227
 228 theorem le_O_n : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
 229 #n (elim n) /2/ qed.
 230
 231 theorem le_n_Sn : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n.
 232 /2/ qed.
 233
 234 theorem le_pred_n : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
 235 #n (elim n) // qed.
 236
 237 theorem monotonic_pred: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le.ind(1,0,1)"\ 6le\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6.
 238 #n #m #lenm (elim lenm) /2/ qed.
 239
 240 theorem le_S_S_to_le: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 241 (* demo *)
 242 /2/ qed.
 243
 244 (* this are instances of the le versions
 245 theorem lt_S_S_to_lt: ∀n,m. S n < S m → n < m.
 246 /2/ qed.
 247
 248 theorem lt_to_lt_S_S: ∀n,m. n < m → S n < S m.
 249 /2/ qed. *)
 250
 251 theorem lt_to_not_zero : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/not_zero.def(1)"\ 6not_zero\ 5/a\ 6 m.
 252 #n #m #Hlt (elim Hlt) // qed.
 253
 254 (* lt vs. le *)
 255 theorem not_le_Sn_O: ∀ n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 256 #n @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Not.con(0,1,1)"\ 6nmk\ 5/a\ 6 #Hlen0 @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_zero.def(2)"\ 6lt_to_not_zero\ 5/a\ 6 ?? Hlen0) qed.
 257
 258 theorem not_le_to_not_le_S_S: ∀ n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m.
 259 /3/ qed.
 260
 261 theorem not_le_S_S_to_not_le: ∀ n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m.
 262 /3/ qed.
 263
 264 theorem decidable_le: ∀n,m. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/decidable.def(1)"\ 6decidable\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6m).
 265 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 #n /2/ #m * /3/ qed.
 266
 267 theorem decidable_lt: ∀n,m. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/decidable.def(1)"\ 6decidable\ 5/a\ 6 (n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m).
 268 #n #m @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/decidable_le.def(6)"\ 6decidable_le\ 5/a\ 6  qed.
 269
 270 theorem not_le_Sn_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 n.
 271 #n (elim n) /2/ qed.
 272
 273 (* this is le_S_S_to_le
 274 theorem lt_S_to_le: ∀n,m:nat. n < S m → n ≤ m.
 275 /2/ qed.
 276 *)
 277
 278 lemma le_gen: ∀P:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop.∀n.(∀i. i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → P i) → P n.
 279 /2/ qed.
 280
 281 theorem not_le_to_lt: ∀n,m. n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n.
 282 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 #n
 283  [#abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/
 284  |/2/
 285  |#m #Hind #HnotleSS @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_S_S.def(2)"\ 6le_S_S\ 5/a\ 6 /3/
 286  ]
 287 qed.
 288
 289 theorem lt_to_not_le: ∀n,m. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 n.
 290 #n #m #Hltnm (elim Hltnm) /3/ qed.
 291
 292 theorem not_lt_to_le: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'not less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≮\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
 293 /4/ qed.
 294
 295 theorem le_to_not_lt: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'not less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≮\ 5/a\ 6 n.
 296 #n #m #H @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_le.def(7)"\ 6lt_to_not_le\ 5/a\ 6 /2/ (* /3/ *) qed.
 297
 298 (* lt and le trans *)
 299
 300 theorem lt_to_le_to_lt: ∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p → n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 p.
 301 #n #m #p #H #H1 (elim H1) /2/ qed.
 302
 303 theorem le_to_lt_to_lt: ∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 p → n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 p.
 304 #n #m #p #H (elim H) /3/ qed.
 305
 306 theorem lt_S_to_lt: ∀n,m. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m.
 307 /2/ qed.
 308
 309 theorem ltn_to_ltO: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m.
 310 /2/ qed.
 311
 312 (*
 313 theorem lt_SO_n_to_lt_O_pred_n: \forall n:nat.
 314 (S O) \lt n \to O \lt (pred n).
 315 intros.
 316 apply (ltn_to_ltO (pred (S O)) (pred n) ?).
 317  apply (lt_pred (S O) n)
 318  [ apply (lt_O_S O)
 319  | assumption
 320  ]
 321 qed. *)
 322
 323 theorem lt_O_n_elim: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n →
 324   ∀P:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop.(∀m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.P (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m)) → P n.
 325 #n (elim n) // #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/
 326 qed.
 327
 328 theorem S_pred: ∀n. \ 5a title="natural number" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 60\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6 n) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n.
 329 #n #posn (cases posn) //
 330 qed.
 331
 332 (*
 333 theorem lt_pred: \forall n,m.
 334   O < n \to n < m \to pred n < pred m.
 335 apply nat_elim2
 336   [intros.apply False_ind.apply (not_le_Sn_O ? H)
 337   |intros.apply False_ind.apply (not_le_Sn_O ? H1)
 338   |intros.simplify.unfold.apply le_S_S_to_le.assumption
 339   ]
 340 qed.
 341
 342 theorem le_pred_to_le:
 343  ∀n,m. O < m → pred n ≤ pred m → n ≤ m.
 344 intros 2
 345 elim n
 346 [ apply le_O_n
 347 | simplify in H2
 348   rewrite > (S_pred m)
 349   [ apply le_S_S
 350     assumption
 351   | assumption
 352   ]
 353 ].
 354 qed.
 355
 356 *)
 357
 358 (* le to lt or eq *)
 359 theorem le_to_or_lt_eq: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6∨\ 5/a\ 6 n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m.
 360 #n #m #lenm (elim lenm) /3/ qed.
 361
 362 (* not eq *)
 363 theorem lt_to_not_eq : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 m.
 364 #n #m #H @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/not_to_not.def(3)"\ 6not_to_not\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 365
 366 (*not lt
 367 theorem eq_to_not_lt: ∀a,b:nat. a = b → a ≮ b.
 368 intros.
 369 unfold Not.
 370 intros.
 371 rewrite > H in H1.
 372 apply (lt_to_not_eq b b)
 373 [ assumption
 374 | reflexivity
 375 ]
 376 qed.
 377
 378 theorem lt_n_m_to_not_lt_m_Sn: ∀n,m. n < m → m ≮ S n.
 379 intros
 380 unfold Not
 381 intro
 382 unfold lt in H
 383 unfold lt in H1
 384 generalize in match (le_S_S ? ? H)
 385 intro
 386 generalize in match (transitive_le ? ? ? H2 H1)
 387 intro
 388 apply (not_le_Sn_n ? H3).
 389 qed. *)
 390
 391 theorem not_eq_to_le_to_lt: ∀n,m. n\ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6m → n\ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6m → n\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6m.
 392 #n #m #Hneq #Hle cases (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_or_lt_eq.def(6)"\ 6le_to_or_lt_eq\ 5/a\ 6 ?? Hle) //
 393 #Heq /3/ qed.
 394 (*
 395 nelim (Hneq Heq) qed. *)
 396
 397 (* le elimination *)
 398 theorem le_n_O_to_eq : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6n.
 399 #n (cases n) // #a  #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 400
 401 theorem le_n_O_elim: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 → ∀P: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 →Prop. P \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 → P n.
 402 #n (cases n) // #a #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 403
 404 theorem le_n_Sm_elim : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m →
 405 ∀P:Prop. (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m → P) → (n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m → P) → P.
 406 #n #m #Hle #P (elim Hle) /3/ qed.
 407
 408 (* le and eq *)
 409
 410 theorem le_to_le_to_eq: ∀n,m. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m.
 411 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 /4/
 412 qed.
 413
 414 theorem lt_O_S : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n.
 415 /2/ qed.
 416
 417 (*
 418 (* other abstract properties *)
 419 theorem antisymmetric_le : antisymmetric nat le.
 420 unfold antisymmetric.intros 2.
 421 apply (nat_elim2 (\lambda n,m.(n \leq m \to m \leq n \to n=m))).
 422 intros.apply le_n_O_to_eq.assumption.
 423 intros.apply False_ind.apply (not_le_Sn_O ? H).
 424 intros.apply eq_f.apply H.
 425 apply le_S_S_to_le.assumption.
 426 apply le_S_S_to_le.assumption.
 427 qed.
 428
 429 theorem antisym_le: \forall n,m:nat. n \leq m \to m \leq n \to n=m
 430 \def antisymmetric_le.
 431
 432 theorem le_n_m_to_lt_m_Sn_to_eq_n_m: ∀n,m. n ≤ m → m < S n → n=m.
 433 intros
 434 unfold lt in H1
 435 generalize in match (le_S_S_to_le ? ? H1)
 436 intro
 437 apply antisym_le
 438 assumption.
 439 qed.
 440 *)
 441
 442 (* well founded induction principles *)
 443
 444 theorem nat_elim1 : ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.∀P:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → Prop.
 445 (∀m.(∀p. p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → P p) → P m) → P n.
 446 #n #P #H
 447 cut (∀q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. q \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → P q) /2/
 448 (elim n)
 449  [#q #HleO (* applica male *)
 450     @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_n_O_elim.def(4)"\ 6le_n_O_elim\ 5/a\ 6 ? HleO)
 451     @H #p #ltpO @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ (* 3 *)
 452  |#p #Hind #q #HleS
 453     @H #a #lta @Hind @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_S_S_to_le.def(5)"\ 6le_S_S_to_le\ 5/a\ 6 /2/
 454  ]
 455 qed.
 456
 457 (* some properties of functions *)
 458
 459 definition increasing ≝ λf:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. f n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 f (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n).
 460
 461 theorem increasing_to_monotonic: ∀f:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 462   \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing.def(2)"\ 6increasing\ 5/a\ 6 f → \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6 f.
 463 #f #incr #n #m #ltnm (elim ltnm) /2/
 464 qed.
 465
 466 theorem le_n_fn: ∀f:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 467   \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing.def(2)"\ 6increasing\ 5/a\ 6 f → ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 f n.
 468 #f #incr #n (elim n) /2/
 469 qed.
 470
 471 theorem increasing_to_le: ∀f:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 472   \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing.def(2)"\ 6increasing\ 5/a\ 6 f → ∀m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6∃\ 5/a\ 6i.m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 f i.
 473 #f #incr #m (elim m) /2/#n * #a #lenfa
 474 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 ?? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 a)) /2/
 475 qed.
 476
 477 theorem increasing_to_le2: ∀f:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing.def(2)"\ 6increasing\ 5/a\ 6 f →
 478   ∀m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. f \ 5a title="natural number" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 60\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → \ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6∃\ 5/a\ 6i. f i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6∧\ 5/a\ 6 m \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 f (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 i).
 479 #f #incr #m #lem (elim lem)
 480   [@(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 ? ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6) /2/
 481   |#n #len * #a * #len #ltnr (cases(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_or_lt_eq.def(6)"\ 6le_to_or_lt_eq\ 5/a\ 6 … ltnr)) #H
 482     [@(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 ? ? a) % /2/
 483     |@(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 ? ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 a)) % //
 484     ]
 485   ]
 486 qed.
 487
 488 theorem increasing_to_injective: ∀f:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 489   \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing.def(2)"\ 6increasing\ 5/a\ 6 f → \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/injective.def(1)"\ 6injective\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 f.
 490 #f #incr #n #m cases(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/decidable_le.def(6)"\ 6decidable_le\ 5/a\ 6 n m)
 491   [#lenm cases(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_or_lt_eq.def(6)"\ 6le_to_or_lt_eq\ 5/a\ 6 … lenm) //
 492    #lenm #eqf @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6 … eqf) @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_eq.def(7)"\ 6lt_to_not_eq\ 5/a\ 6
 493    @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing_to_monotonic.def(4)"\ 6increasing_to_monotonic\ 5/a\ 6 //
 494   |#nlenm #eqf @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6 … eqf) @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_not_eq.def(4)"\ 6sym_not_eq\ 5/a\ 6
 495    @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_eq.def(7)"\ 6lt_to_not_eq\ 5/a\ 6 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/increasing_to_monotonic.def(4)"\ 6increasing_to_monotonic\ 5/a\ 6 /2/
 496   ]
 497 qed.
 498
 499 (*********************** monotonicity ***************************)
 500 theorem monotonic_le_plus_r:
 501 ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le.ind(1,0,1)"\ 6le\ 5/a\ 6 (λm.n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m).
 502 #n #a #b (elim n) normalize //
 503 #m #H #leab @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_S_S.def(2)"\ 6le_S_S\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 504
 505 (*
 506 theorem le_plus_r: ∀p,n,m:nat. n ≤ m → p + n ≤ p + m
 507 ≝ monotonic_le_plus_r. *)
 508
 509 theorem monotonic_le_plus_l:
 510 ∀m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le.ind(1,0,1)"\ 6le\ 5/a\ 6 (λn.n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m).
 511 /2/ qed.
 512
 513 (*
 514 theorem le_plus_l: \forall p,n,m:nat. n \le m \to n + p \le m + p
 515 \def monotonic_le_plus_l. *)
 516
 517 theorem le_plus: ∀n1,n2,m1,m2:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n2  → m1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m2
 518 → n1 \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n2 \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m2.
 519 #n1 #n2 #m1 #m2 #len #lem @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 ? (n1\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m2))
 520 /2/ qed.
 521
 522 theorem le_plus_n :∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m.
 523 /2/ qed.
 524
 525 lemma le_plus_a: ∀a,n,m. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m.
 526 /2/ qed.
 527
 528 lemma le_plus_b: ∀b,n,m. n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 529 /2/ qed.
 530
 531 theorem le_plus_n_r :∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 n.
 532 /2/ qed.
 533
 534 theorem eq_plus_to_le: ∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
 535 // qed.
 536
 537 theorem le_plus_to_le: ∀a,n,m. a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 538 #a (elim a) normalize /3/ qed.
 539
 540 theorem le_plus_to_le_r: ∀a,n,m. n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 a \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6a → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 541 /2/ qed.
 542
 543 (* plus &amp; lt *)
 544
 545 theorem monotonic_lt_plus_r:
 546 ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6 (λm.n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m).
 547 /2/ qed.
 548
 549 (*
 550 variant lt_plus_r: \forall n,p,q:nat. p < q \to n + p < n + q \def
 551 monotonic_lt_plus_r. *)
 552
 553 theorem monotonic_lt_plus_l:
 554 ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6 (λm.m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6n).
 555 /2/ qed.
 556
 557 (*
 558 variant lt_plus_l: \forall n,p,q:nat. p < q \to p + n < q + n \def
 559 monotonic_lt_plus_l. *)
 560
 561 theorem lt_plus: ∀n,m,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q → n \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 q.
 562 #n #m #p #q #ltnm #ltpq
 563 @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_lt.def(3)"\ 6transitive_lt\ 5/a\ 6 ? (n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6q))/2/ qed.
 564
 565 theorem lt_plus_to_lt_l :∀n,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. p\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6n → p\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6q.
 566 /2/ qed.
 567
 568 theorem lt_plus_to_lt_r :∀n,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6q → p\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6q.
 569 /2/ qed.
 570
 571 (*
 572 theorem le_to_lt_to_lt_plus: ∀a,b,c,d:nat.
 573 a ≤ c → b < d → a + b < c+d.
 574 (* bello /2/ un po' lento *)
 575 #a #b #c #d #leac #lebd
 576 normalize napplyS le_plus // qed.
 577 *)
 578
 579 (* times *)
 580 theorem monotonic_le_times_r:
 581 ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le.ind(1,0,1)"\ 6le\ 5/a\ 6 (λm. n \ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 m).
 582 #n #x #y #lexy (elim n) normalize//(* lento /2/*)
 583 #a #lea @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus.def(7)"\ 6le_plus\ 5/a\ 6 //
 584 qed.
 585
 586 (*
 587 theorem le_times_r: \forall p,n,m:nat. n \le m \to p*n \le p*m
 588 \def monotonic_le_times_r. *)
 589
 590 (*
 591 theorem monotonic_le_times_l:
 592 ∀m:nat.monotonic nat le (λn.n*m).
 593 /2/ qed.
 594 *)
 595
 596 (*
 597 theorem le_times_l: \forall p,n,m:nat. n \le m \to n*p \le m*p
 598 \def monotonic_le_times_l. *)
 599
 600 theorem le_times: ∀n1,n2,m1,m2:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 601 n1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n2  → m1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m2 → n1\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m1 \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n2\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m2.
 602 #n1 #n2 #m1 #m2 #len #lem @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 ? (n1\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m2)) /2/
 603 qed.
 604
 605 (* interessante *)
 606 theorem lt_times_n: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6m.
 607 #n #m #H /2/ qed.
 608
 609 theorem le_times_to_le:
 610 ∀a,n,m. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 a → a \ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 a \ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 m → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
 611 #a @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 normalize
 612   [//
 613   |#n #H1 #H2
 614      @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 ? (a\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n)) /2/
 615   |#n #m #H #lta #le
 616      @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_S_S.def(2)"\ 6le_S_S\ 5/a\ 6 @H /2/
 617   ]
 618 qed.
 619
 620 (*
 621 theorem le_S_times_2: ∀n,m.O < m → n ≤ m → S n ≤ 2*m.
 622 #n #m #posm #lenm  (* interessante *)
 623 applyS (le_plus n m) // qed. *)
 624
 625 (* times &amp; lt *)
 626 (*
 627 theorem lt_O_times_S_S: ∀n,m:nat.O < (S n)*(S m).
 628 intros.simplify.unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
 629 qed. *)
 630
 631 (*
 632 theorem lt_times_eq_O: \forall a,b:nat.
 633 O < a → a * b = O → b = O.
 634 intros.
 635 apply (nat_case1 b)
 636 [ intros.
 637   reflexivity
 638 | intros.
 639   rewrite > H2 in H1.
 640   rewrite > (S_pred a) in H1
 641   [ apply False_ind.
 642     apply (eq_to_not_lt O ((S (pred a))*(S m)))
 643     [ apply sym_eq.
 644       assumption
 645     | apply lt_O_times_S_S
 646     ]
 647   | assumption
 648   ]
 649 ]
 650 qed.
 651
 652 theorem O_lt_times_to_O_lt: \forall a,c:nat.
 653 O \lt (a * c) \to O \lt a.
 654 intros.
 655 apply (nat_case1 a)
 656 [ intros.
 657   rewrite > H1 in H.
 658   simplify in H.
 659   assumption
 660 | intros.
 661   apply lt_O_S
 662 ]
 663 qed.
 664
 665 lemma lt_times_to_lt_O: \forall i,n,m:nat. i < n*m \to O < m.
 666 intros.
 667 elim (le_to_or_lt_eq O ? (le_O_n m))
 668   [assumption
 669   |apply False_ind.
 670    rewrite < H1 in H.
 671    rewrite < times_n_O in H.
 672    apply (not_le_Sn_O ? H)
 673   ]
 674 qed. *)
 675
 676 (*
 677 theorem monotonic_lt_times_r:
 678 ∀n:nat.monotonic nat lt (λm.(S n)*m).
 679 /2/
 680 simplify.
 681 intros.elim n.
 682 simplify.rewrite < plus_n_O.rewrite < plus_n_O.assumption.
 683 apply lt_plus.assumption.assumption.
 684 qed. *)
 685
 686 theorem monotonic_lt_times_r:
 687   ∀c:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c → \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6 (λt.(c\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6t)).
 688 #c #posc #n #m #ltnm
 689 (elim ltnm) normalize
 690   [/2/
 691   |#a #_ #lt1 @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 … lt1) //
 692   ]
 693 qed.
 694
 695 theorem monotonic_lt_times_l:
 696   ∀c:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c → \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/monotonic.def(1)"\ 6monotonic\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt.def(1)"\ 6lt\ 5/a\ 6 (λt.(t\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6c)).
 697 /2/
 698 qed.
 699
 700 theorem lt_to_le_to_lt_times:
 701 ∀n,m,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m → p \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 q → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q → n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6q.
 702 #n #m #p #q #ltnm #lepq #posq
 703 @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_lt_to_lt.def(5)"\ 6le_to_lt_to_lt\ 5/a\ 6 ? (n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6q))
 704   [@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/monotonic_le_times_r.def(8)"\ 6monotonic_le_times_r\ 5/a\ 6 //
 705   |@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/monotonic_lt_times_l.def(10)"\ 6monotonic_lt_times_l\ 5/a\ 6 //
 706   ]
 707 qed.
 708
 709 theorem lt_times:∀n,m,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6m → p\ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6q → n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6q.
 710 #n #m #p #q #ltnm #ltpq @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_le_to_lt_times.def(11)"\ 6lt_to_le_to_lt_times\ 5/a\ 6\ 5span style="text-decoration: underline;"\ 6 \ 5/span\ 6/2/
 711 qed.
 712
 713 theorem lt_times_n_to_lt_l:
 714 ∀n,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. p\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6n → p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q.
 715 #n #p #q #Hlt (elim (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/decidable_lt.def(7)"\ 6decidable_lt\ 5/a\ 6 p q)) //
 716 #nltpq @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6 ? ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_le.def(7)"\ 6lt_to_not_le\ 5/a\ 6 ? ? Hlt))
 717 applyS \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/monotonic_le_times_r.def(8)"\ 6monotonic_le_times_r\ 5/a\ 6 /2/
 718 qed.
 719
 720 theorem lt_times_n_to_lt_r:
 721 ∀n,p,q:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural times" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6q → p \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 q.
 722 /2/ qed.
 723
 724 (*
 725 theorem nat_compare_times_l : \forall n,p,q:nat.
 726 nat_compare p q = nat_compare ((S n) * p) ((S n) * q).
 727 intros.apply nat_compare_elim.intro.
 728 apply nat_compare_elim.
 729 intro.reflexivity.
 730 intro.absurd (p=q).
 731 apply (inj_times_r n).assumption.
 732 apply lt_to_not_eq. assumption.
 733 intro.absurd (q<p).
 734 apply (lt_times_to_lt_r n).assumption.
 735 apply le_to_not_lt.apply lt_to_le.assumption.
 736 intro.rewrite < H.rewrite > nat_compare_n_n.reflexivity.
 737 intro.apply nat_compare_elim.intro.
 738 absurd (p<q).
 739 apply (lt_times_to_lt_r n).assumption.
 740 apply le_to_not_lt.apply lt_to_le.assumption.
 741 intro.absurd (q=p).
 742 symmetry.
 743 apply (inj_times_r n).assumption.
 744 apply lt_to_not_eq.assumption.
 745 intro.reflexivity.
 746 qed. *)
 747
 748 (* times and plus
 749 theorem lt_times_plus_times: \forall a,b,n,m:nat.
 750 a < n \to b < m \to a*m + b < n*m.
 751 intros 3.
 752 apply (nat_case n)
 753   [intros.apply False_ind.apply (not_le_Sn_O ? H)
 754   |intros.simplify.
 755    rewrite < sym_plus.
 756    unfold.
 757    change with (S b+a*m1 \leq m1+m*m1).
 758    apply le_plus
 759     [assumption
 760     |apply le_times
 761       [apply le_S_S_to_le.assumption
 762       |apply le_n
 763       ]
 764     ]
 765   ]
 766 qed. *)
 767
 768 (************************** minus ******************************)
 769
 770 let rec minus n m ≝
 771  match n with
 772  [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6
 773  | S p ⇒
 774         match m with
 775           [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 p
 776     | S q ⇒ minus p q ]].
 777
 778 interpretation "natural minus" 'minus x y = (minus x y).
 779
 780 theorem minus_S_S: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m.
 781 // qed.
 782
 783 theorem minus_O_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6n.
 784 #n (cases n) // qed.
 785
 786 theorem minus_n_O: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 787 #n (cases n) // qed.
 788
 789 theorem minus_n_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6n.
 790 #n (elim n) // qed.
 791
 792 theorem minus_Sn_n: ∀n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n)\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6n.
 793 #n (elim n) normalize // qed.
 794
 795 theorem minus_Sn_m: ∀m,n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m).
 796 (* qualcosa da capire qui
 797 #n #m #lenm nelim lenm napplyS refl_eq. *)
 798 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6
 799   [//
 800   |#n #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/
 801   |#n #m #Hind #c applyS Hind /2/
 802   ]
 803 qed.
 804
 805 (*
 806 theorem not_eq_to_le_to_le_minus:
 807   ∀n,m.n ≠ m → n ≤ m → n ≤ m - 1.
 808 #n * #m (cases m// #m normalize
 809 #H #H1 napply le_S_S_to_le
 810 napplyS (not_eq_to_le_to_lt n (S m) H H1)
 811 qed. *)
 812
 813 theorem eq_minus_S_pred: ∀n,m. n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6(n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m).
 814 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 normalize //
 815 qed.
 816
 817 theorem plus_minus:
 818 ∀m,n,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → (n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m)\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p)\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m.
 819 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6
 820   [//
 821   |#n #p #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/
 822   |normalize/3/
 823   ]
 824 qed.
 825
 826 theorem minus_plus_m_m: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m)\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m.
 827 /2/ qed.
 828
 829 theorem plus_minus_m_m: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 830   m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m)\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m.
 831 #n #m #lemn @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_eq.def(2)"\ 6sym_eq\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 832
 833 theorem le_plus_minus_m_m: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m)\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m.
 834 #n (elim n) // #a #Hind #m (cases m) // normalize #n/2/
 835 qed.
 836
 837 theorem minus_to_plus :∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 838   m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 p → n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p.
 839 #n #m #p #lemn #eqp (applyS \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_minus_m_m.def(7)"\ 6plus_minus_m_m\ 5/a\ 6) //
 840 qed.
 841
 842 theorem plus_to_minus :∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 p.
 843 #n #m #p #eqp @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_eq.def(2)"\ 6sym_eq\ 5/a\ 6 (applyS (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/minus_plus_m_m.def(6)"\ 6minus_plus_m_m\ 5/a\ 6 p m))
 844 qed.
 845
 846 theorem minus_pred_pred : ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 m →
 847 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/pred.def(1)"\ 6pred\ 5/a\ 6 m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 m.
 848 #n #m #posn #posm @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_O_n_elim.def(7)"\ 6lt_O_n_elim\ 5/a\ 6 n posn) @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_O_n_elim.def(7)"\ 6lt_O_n_elim\ 5/a\ 6 m posm) //.
 849 qed.
 850
 851
 852 (*
 853
 854 theorem le_SO_minus: \forall n,m:nat.S n \leq m \to S O \leq m-n.
 855 intros.elim H.elim (minus_Sn_n n).apply le_n.
 856 rewrite > minus_Sn_m.
 857 apply le_S.assumption.
 858 apply lt_to_le.assumption.
 859 qed.
 860
 861 theorem minus_le_S_minus_S: \forall n,m:nat. m-n \leq S (m-(S n)).
 862 intros.
 863 apply (nat_elim2 (\lambda n,m.m-n \leq S (m-(S n)))).
 864 intro.elim n1.simplify.apply le_n_Sn.
 865 simplify.rewrite < minus_n_O.apply le_n.
 866 intros.simplify.apply le_n_Sn.
 867 intros.simplify.apply H.
 868 qed.
 869
 870 theorem lt_minus_S_n_to_le_minus_n : \forall n,m,p:nat. m-(S n) < p \to m-n \leq p.
 871 intros 3.intro.
 872 (* autobatch *)
 873 (* end auto($Revision: 9739 $) proof: TIME=1.33 SIZE=100 DEPTH=100 *)
 874 apply (trans_le (m-n) (S (m-(S n))) p).
 875 apply minus_le_S_minus_S.
 876 assumption.
 877 qed.
 878
 879 theorem le_minus_m: \forall n,m:nat. n-m \leq n.
 880 intros.apply (nat_elim2 (\lambda m,n. n-m \leq n)).
 881 intros.rewrite < minus_n_O.apply le_n.
 882 intros.simplify.apply le_n.
 883 intros.simplify.apply le_S.assumption.
 884 qed.
 885
 886 theorem lt_minus_m: \forall n,m:nat. O < n \to O < m \to n-m \lt n.
 887 intros.apply (lt_O_n_elim n H).intro.
 888 apply (lt_O_n_elim m H1).intro.
 889 simplify.unfold lt.apply le_S_S.apply le_minus_m.
 890 qed.
 891
 892 theorem minus_le_O_to_le: \forall n,m:nat. n-m \leq O \to n \leq m.
 893 intros 2.
 894 apply (nat_elim2 (\lambda n,m:nat.n-m \leq O \to n \leq m)).
 895 intros.apply le_O_n.
 896 simplify.intros. assumption.
 897 simplify.intros.apply le_S_S.apply H.assumption.
 898 qed.
 899 *)
 900
 901 (* monotonicity and galois *)
 902
 903 theorem monotonic_le_minus_l:
 904 ∀p,q,n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. q \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p → q\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6n.
 905 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 #p #q
 906   [#lePO @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_n_O_elim.def(4)"\ 6le_n_O_elim\ 5/a\ 6 ? lePO) //
 907   |//
 908   |#Hind #n (cases n) // #a #leSS @Hind /2/
 909   ]
 910 qed.
 911
 912 theorem le_minus_to_plus: ∀n,m,p. n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p → n\ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m.
 913 #n #m #p #lep @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6
 914   [|@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_minus_m_m.def(8)"\ 6le_plus_minus_m_m\ 5/a\ 6 | @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/monotonic_le_plus_l.def(6)"\ 6monotonic_le_plus_l\ 5/a\ 6 // ]
 915 qed.
 916
 917 theorem le_minus_to_plus_r: ∀a,b,c. c \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 b → a \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 c → a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 b.
 918 #a #b #c #Hlecb #H >(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_minus_m_m.def(7)"\ 6plus_minus_m_m\ 5/a\ 6 … Hlecb) /2/
 919 qed.
 920
 921 theorem le_plus_to_minus: ∀n,m,p. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p.
 922 #n #m #p #lep /2/ qed.
 923
 924 theorem le_plus_to_minus_r: ∀a,b,c. a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 c → a \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6b.
 925 #a #b #c #H @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_to_le_r.def(6)"\ 6le_plus_to_le_r\ 5/a\ 6 … b) /2/
 926 qed.
 927
 928 theorem lt_minus_to_plus: ∀a,b,c. a \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c → a \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 b.
 929 #a #b #c #H @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/not_le_to_lt.def(5)"\ 6not_le_to_lt\ 5/a\ 6
 930 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/not_to_not.def(3)"\ 6not_to_not\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_le.def(7)"\ 6lt_to_not_le\ 5/a\ 6 …H)) /2/
 931 qed.
 932
 933 theorem lt_minus_to_plus_r: ∀a,b,c. a \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 c → a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 b.
 934 #a #b #c #H @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/not_le_to_lt.def(5)"\ 6not_le_to_lt\ 5/a\ 6 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/not_to_not.def(3)"\ 6not_to_not\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_to_minus.def(9)"\ 6le_plus_to_minus\ 5/a\ 6 …))
 935 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/lt_to_not_le.def(7)"\ 6lt_to_not_le\ 5/a\ 6 //
 936 qed.
 937
 938 theorem lt_plus_to_minus: ∀n,m,p. m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → n \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 p\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6m → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 p.
 939 #n #m #p #lenm #H normalize <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/minus_Sn_m.def(5)"\ 6minus_Sn_m\ 5/a\ 6 // @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_to_minus.def(9)"\ 6le_plus_to_minus\ 5/a\ 6 //
 940 qed.
 941
 942 theorem lt_plus_to_minus_r: ∀a,b,c. a \ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 b \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c → a \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 c \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 b.
 943 #a #b #c #H @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_to_minus_r.def(9)"\ 6le_plus_to_minus_r\ 5/a\ 6 //
 944 qed.
 945
 946 theorem monotonic_le_minus_r:
 947 ∀p,q,n:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. q \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 p → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6p \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6q.
 948 #p #q #n #lepq @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_to_minus.def(9)"\ 6le_plus_to_minus\ 5/a\ 6
 949 @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_plus_minus_m_m.def(8)"\ 6le_plus_minus_m_m\ 5/a\ 6 ? q)) /2/
 950 qed.
 951
 952 theorem eq_minus_O: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
 953   n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 954 #n #m #lenm @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_n_O_elim.def(4)"\ 6le_n_O_elim\ 5/a\ 6 (n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m)) /2/
 955 qed.
 956
 957 theorem distributive_times_minus: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/distributive.def(1)"\ 6distributive\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/times.fix(0,0,2)"\ 6times\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/minus.fix(0,0,1)"\ 6minus\ 5/a\ 6.
 958 #a #b #c
 959 (cases (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/decidable_lt.def(7)"\ 6decidable_lt\ 5/a\ 6 b c)) #Hbc
 960  [> \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eq_minus_O.def(11)"\ 6eq_minus_O\ 5/a\ 6 /2/ >\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eq_minus_O.def(11)"\ 6eq_minus_O\ 5/a\ 6 //
 961   @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/monotonic_le_times_r.def(8)"\ 6monotonic_le_times_r\ 5/a\ 6 /2/
 962  |@\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_eq.def(2)"\ 6sym_eq\ 5/a\ 6 (applyS \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_to_minus.def(7)"\ 6plus_to_minus\ 5/a\ 6) <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/distributive_times_plus.def(7)"\ 6distributive_times_plus\ 5/a\ 6
 963   @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq_f.def(3)"\ 6eq_f\ 5/a\ 6 (applyS \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_minus_m_m.def(7)"\ 6plus_minus_m_m\ 5/a\ 6) /2/
 964 qed.
 965
 966 theorem minus_plus: ∀n,m,p. n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6p \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n \ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6(m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p).
 967 #n #m #p
 968 cases (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/decidable_le.def(6)"\ 6decidable_le\ 5/a\ 6 (m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p) n) #Hlt
 969   [@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_to_minus.def(7)"\ 6plus_to_minus\ 5/a\ 6 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_to_minus.def(7)"\ 6plus_to_minus\ 5/a\ 6 <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/associative_plus.def(4)"\ 6associative_plus\ 5/a\ 6
 970    @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/minus_to_plus.def(8)"\ 6minus_to_plus\ 5/a\ 6 //
 971   |cut (n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6p) [@(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_n_Sn.def(1)"\ 6le_n_Sn\ 5/a\ 6 …)) @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/not_le_to_lt.def(5)"\ 6not_le_to_lt\ 5/a\ 6 //]
 972    #H >\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eq_minus_O.def(11)"\ 6eq_minus_O\ 5/a\ 6 /2/ >\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eq_minus_O.def(11)"\ 6eq_minus_O\ 5/a\ 6 //
 973   ]
 974 qed.
 975
 976 (*
 977 theorem plus_minus: ∀n,m,p. p ≤ m → (n+m)-p = n +(m-p).
 978 #n #m #p #lepm @plus_to_minus >(commutative_plus p)
 979 >associative_plus <plus_minus_m_m //
 980 qed.  *)
 981
 982 theorem minus_minus: ∀n,m,p:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. p \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n →
 983   p\ 5a title="natural plus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6(n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6m) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 n\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6(m\ 5a title="natural minus" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6p).
 984 #n #m #p #lepm #lemn
 985 @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_eq.def(2)"\ 6sym_eq\ 5/a\ 6 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_to_minus.def(7)"\ 6plus_to_minus\ 5/a\ 6 <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/associative_plus.def(4)"\ 6associative_plus\ 5/a\ 6 <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_minus_m_m.def(7)"\ 6plus_minus_m_m\ 5/a\ 6 //
 986 <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/commutative_plus.def(5)"\ 6commutative_plus\ 5/a\ 6 <\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/plus_minus_m_m.def(7)"\ 6plus_minus_m_m\ 5/a\ 6 //
 987 qed.
 988
 989 (*********************** boolean arithmetics ********************)
 990 include "basics/bool.ma".
 991
 992 let rec eqb n m ≝
 993 match n with
 994   [ O ⇒ match m with [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6 | S q ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6]
 995   | S p ⇒ match m with [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6 | S q ⇒ eqb p q]
 996   ].
 997
 998 theorem eqb_elim : ∀ n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.∀ P:\ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)"\ 6bool\ 5/a\ 6 → Prop.
 999 (n\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6m → (P \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6)) → (n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 m → (P \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6)) → (P (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n m)).
1000 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6
1001   [#n (cases n) normalize /3/
1002   |normalize /3/
1003   |normalize /4/
1004   ]
1005 qed.
1006
1007 theorem eqb_n_n: ∀n. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6.
1008 #n (elim n) normalize // qed.
1009
1010 theorem eqb_true_to_eq: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6 → n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m.
1011 #n #m @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb_elim.def(5)"\ 6eqb_elim\ 5/a\ 6 n m) // #_ #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1012
1013 theorem eqb_false_to_not_eq: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6 → n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 m.
1014 #n #m @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb_elim.def(5)"\ 6eqb_elim\ 5/a\ 6 n m) /2/ qed.
1015
1016 theorem eq_to_eqb_true: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.n \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6.
1017 // qed.
1018
1019 theorem not_eq_to_eqb_false: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6.
1020   n \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6  m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb.fix(0,0,1)"\ 6eqb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6.
1021 #n #m #noteq @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/eqb_elim.def(5)"\ 6eqb_elim\ 5/a\ 6// #Heq @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1022
1023 let rec leb n m ≝
1024 match n with
1025     [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6
1026     | (S p) ⇒
1027         match m with
1028         [ O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6
1029               | (S q) ⇒ leb p q]].
1030
1031 theorem leb_elim: ∀n,m:\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6. ∀P:\ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)"\ 6bool\ 5/a\ 6 → Prop.
1032 (n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → P \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6) → (n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m → P \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6) → P (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m).
1033 @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat_elim2.def(2)"\ 6nat_elim2\ 5/a\ 6 normalize
1034   [/2/
1035   |/3/
1036   |#n #m #Hind #P #Pt #Pf @Hind
1037     [#lenm @Pt @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_S_S.def(2)"\ 6le_S_S\ 5/a\ 6 // |#nlenm @Pf /2/ ]
1038   ]
1039 qed.
1040
1041 theorem leb_true_to_le:∀n,m.\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6 → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
1042 #n #m @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 // #_ #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1043
1044 theorem leb_false_to_not_le:∀n,m.
1045   \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6 → n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m.
1046 #n #m @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 // #_ #abs @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1047
1048 theorem le_to_leb_true: ∀n,m. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6.
1049 #n #m @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 // #H #H1 @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1050
1051 theorem not_le_to_leb_false: ∀n,m. n \ 5a title="natural 'neither less nor equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≰\ 5/a\ 6 m → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6.
1052 #n #m @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 // #H #H1 @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
1053
1054 theorem lt_to_leb_false: ∀n,m. m \ 5a title="natural 'less than'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6<\ 5/a\ 6 n → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,2,0)"\ 6false\ 5/a\ 6.
1055 /3/ qed.
1056
1057 (* serve anche ltb?
1058 ndefinition ltb ≝λn,m. leb (S n) m.
1059
1060 theorem ltb_elim: ∀n,m:nat. ∀P:bool → Prop.
1061 (n < m → P true) → (n ≮ m → P false) → P (ltb n m).
1062 #n #m #P #Hlt #Hnlt
1063 napply leb_elim /3/ qed.
1064
1065 theorem ltb_true_to_lt:∀n,m.ltb n m = true → n < m.
1066 #n #m #Hltb napply leb_true_to_le nassumption
1067 qed.
1068
1069 theorem ltb_false_to_not_lt:∀n,m.
1070   ltb n m = false → n ≮ m.
1071 #n #m #Hltb napply leb_false_to_not_le nassumption
1072 qed.
1073
1074 theorem lt_to_ltb_true: ∀n,m. n < m → ltb n m = true.
1075 #n #m #Hltb napply le_to_leb_true nassumption
1076 qed.
1077
1078 theorem le_to_ltb_false: ∀n,m. m \le n → ltb n m = false.
1079 #n #m #Hltb napply lt_to_leb_false /2/
1080 qed. *)
1081
1082 (* min e max *)
1083 definition min: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 →\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 →\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 ≝
1084 λn.λm. \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/if_then_else.def(1)"\ 6if_then_else\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m) n m.
1085
1086 definition max: \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 →\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 →\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.ind(1,0,0)"\ 6nat\ 5/a\ 6 ≝
1087 λn.λm. \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/if_then_else.def(1)"\ 6if_then_else\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m) m n.
1088
1089 lemma commutative_min: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/commutative.def(1)"\ 6commutative\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/min.def(2)"\ 6min\ 5/a\ 6.
1090 #n #m normalize @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6
1091   [@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 normalize /2/
1092   |#notle >(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_leb_true.def(7)"\ 6le_to_leb_true\ 5/a\ 6 …) // @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m)) /2/
1093   ] qed.
1094
1095 lemma le_minr: ∀i,n,m. i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/min.def(2)"\ 6min\ 5/a\ 6 n m → i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m.
1096 #i #n #m normalize @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 normalize /2/ qed.
1097
1098 lemma le_minl: ∀i,n,m. i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/min.def(2)"\ 6min\ 5/a\ 6 n m → i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n.
1099 /2/ qed.
1100
1101 lemma to_min: ∀i,n,m. i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 n → i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 m → i \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/min.def(2)"\ 6min\ 5/a\ 6 n m.
1102 #i #n #m #lein #leim normalize (cases (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m))
1103 normalize // qed.
1104
1105 lemma commutative_max: \ 5a href="cic:/matita/basics/relations/commutative.def(1)"\ 6commutative\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/max.def(2)"\ 6max\ 5/a\ 6.
1106 #n #m normalize @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6
1107   [@\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 normalize /2/
1108   |#notle >(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/le_to_leb_true.def(7)"\ 6le_to_leb_true\ 5/a\ 6 …) // @(\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/transitive_le.def(3)"\ 6transitive_le\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 m)) /2/
1109   ] qed.
1110
1111 lemma le_maxl: ∀i,n,m. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/max.def(2)"\ 6max\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i → n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i.
1112 #i #n #m normalize @\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb_elim.def(6)"\ 6leb_elim\ 5/a\ 6 normalize /2/ qed.
1113
1114 lemma le_maxr: ∀i,n,m. \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/max.def(2)"\ 6max\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i.
1115 /2/ qed.
1116
1117 lemma to_max: ∀i,n,m. n \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i → m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i → \ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/max.def(2)"\ 6max\ 5/a\ 6 n m \ 5a title="natural 'less or equal to'" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≤\ 5/a\ 6 i.
1118 #i #n #m #leni #lemi normalize (cases (\ 5a href="cic:/matita/arithmetics/nat/leb.fix(0,0,1)"\ 6leb\ 5/a\ 6 n m))
1119 normalize // qed.