weblib/tutorial/chapter3.ma

   1
   2 include "tutorial/chapter2.ma".
   3 include "basics/bool.ma".
   4
   5 (* Matita supports polymorphic data types. The most typical case are polymorphic
   6 lists, parametric in the type of their elements: *)
   7
   8 inductive list (A:Type[0]) : Type[0] :=
   9   | nil: list A
  10   | cons: A -> list A -> list A.
  11
  12 (* The type notation list A is the type of all lists with elements of type A: it is
  13 defined by tow constructors: a polymorphic empty list (nil A) and a cons operation,
  14 adding a new head element of type A to a previous list. For instance, (list nat) and
  15 and (list bool) are lists of natural numbers and booleans, respectively. But we can
  16 also form more complex data typea, like (list (list (nat → nat))), that is a list whose
  17 elements are lists of functions from natural number to natural numbers.
  18
  19 Typical elements in (list bool) are for instance,
  20   nil nat                                      - the empty list of type nat
  21   cons nat true (nil nat)                      - the list containing true
  22   cons nat false (cons nat (true (nil nat)))   - the list containing false and true
  23 and so on.
  24
  25 Note that both constructos nil and cons are expecting in input the type parameter -
  26 in this case, bool.
  27
  28 We now add a bit of notation, in order to make the syntax more readable. In particular,
  29 we would like to write [] instead of (nil A) and a::l instead of (cons A a l), leaving
  30 the system the burden to infer A, whenever possible.
  31 *)
  32
  33 notation "hvbox(hd break :: tl)"
  34   right associative with precedence 47
  35   for @{'cons $hd $tl}.
  36
  37 notation "[ list0 x sep ; ]"
  38   non associative with precedence 90
  39   for ${fold right @'nil rec acc @{'cons $x $acc}}.
  40
  41 notation "hvbox(l1 break @ l2)"
  42   right associative with precedence 47
  43   for @{'append $l1 $l2 }.
  44
  45 interpretation "nil" 'nil = (nil ?).
  46 interpretation "cons" 'cons hd tl = (cons ? hd tl).
  47
  48 (* Let us define a few basic functions over lists. Our first example is the append
  49 function, concatenating two lists l1 and l2. The natural way is to proceed by recursion
  50 on l1: if it is empty the result is simply l2, while if l1 = hd::tl then we
  51 recursively append tl and l2 , and then add hd as first element. Note that the append
  52 function itself is polymorphic, and the first argument it takes in input is the type
  53 A of the elements of two lists l1 and l2.
  54 Moreover, since the append function takes in input several parameters, we must also
  55 specify in the its defintion on which one of them we are recurring: in this case l1.
  56 If not othewise specified, recursion is supposed to act on the first argument of the
  57 function.*)
  58
  59 let rec append A (l1: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) l2 on l1 ≝
  60   match l1 with
  61   [ nil ⇒  l2
  62   | cons hd tl ⇒  hd \ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6: append A tl l2 ].
  63
  64 interpretation "append" 'append l1 l2 = (append ? l1 l2).
  65
  66 (* As usual, the function is executable. For instance, (append A nil l) reduces to
  67 l, as shown by the following example: *)
  68
  69 example nil_append: ∀A.∀l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A. \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 l \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 l.
  70 #A #l normalize // qed.
  71
  72 (* Proving that l @ [] = l is just a bit more complex. The situation is exactly the
  73 same as for the addition operation of the previous chapter: since append is defined
  74 by recutsion over the first argument, the computation of l @ [] is stuck, and we must
  75 proceed by induction on l *)
  76
  77 lemma append_nil: ∀A.∀l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.l \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 l.
  78 #A #l (elim l) normalize // qed.
  79
  80 (* similarly, we can define the two functions head and tail. We should decide what to do in
  81 case the input list is empty. For tl, it is natural to return the empty list; for hd, we take
  82 in input a default element d of type A to return in this case. *)
  83
  84 definition head ≝ λA.λl: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.λd:A.
  85   match l with [ nil ⇒ d | cons a _ ⇒ a].
  86
  87 definition tail ≝  λA.λl: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.
  88   match l with [ nil ⇒  \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] | cons hd tl ⇒  tl].
  89
  90 example ex_head: ∀A.∀a,d,l. \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/head.def(1)"\ 6head\ 5/a\ 6 A (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l) d \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a.
  91 #A #a #d #l normalize // qed.
  92
  93 (* Problemi con la notazione *)
  94 example ex_tail: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/tail.def(1)"\ 6tail\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.con(0,2,1)"\ 6cons\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6]) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6].
  95 normalize // qed.
  96
  97 theorem associative_append:
  98 ∀A.∀l1,l2,l3: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A. (l1 \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 l2) \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 l3 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 l1 \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 (l2 \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 l3).
  99 #A #l1 #l2 #l3 (elim l1) normalize // qed.
 100
 101 (* Problemi con la notazione *)
 102 theorem append_cons:
 103 ∀A.∀a:A.∀l,l1: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.l\ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6(a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l1)\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 (l \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.con(0,2,1)"\ 6cons\ 5/a\ 6 ? a \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6])) \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 l1.
 104 /2/ qed.
 105
 106 (* Other typical functions over lists are those computing the length
 107 of a list, and the function returning the nth element *)
 108
 109 let rec length (A:Type[0]) (l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) on l ≝
 110 match l with
 111   [ nil ⇒ \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6
 112     | cons a tl ⇒ \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 (length A tl)].
 113
 114 let rec nth n (A:Type[0]) (l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) (d:A)  ≝
 115   match n with
 116     [O ⇒ \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/hd.def(1)"\ 6hd\ 5/a\ 6 A l d
 117     |S m ⇒ nth m A (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/tail.def(1)"\ 6tail\ 5/a\ 6 A l) d].
 118
 119 example ex_length: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/length.fix(0,1,1)"\ 6length\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.con(0,2,1)"\ 6cons\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6]) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 120 normalize // qed.
 121
 122 example ex_nth: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/nth.fix(0,0,2)"\ 6nth\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6) ? (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.con(0,2,1)"\ 6cons\ 5/a\ 6 ? (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,2,0)"\ 6S\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6) (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.con(0,2,1)"\ 6cons\ 5/a\ 6 ? \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6])) \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/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/tutorial/chapter2/nat.con(0,1,0)"\ 6O\ 5/a\ 6.
 123 normalize // qed.
 124
 125 lemma  length_add: ∀A.∀l1,l2:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.
 126   \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/length.fix(0,1,1)"\ 6length\ 5/a\ 6 ? (l1\ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6l2) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter2/add.fix(0,0,1)"\ 6add\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/length.fix(0,1,1)"\ 6length\ 5/a\ 6 ? l1) (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/length.fix(0,1,1)"\ 6length\ 5/a\ 6 ? l2).
 127 #A #l1 elim l1 normalize // qed.
 128
 129 (* Let us come to a more interesting question. How can we prove that the empty list is
 130 different from any list with at least one element, that is from any list of the kind (a::l)?
 131 We start defining a simple predicate stating if a list is empty or not. The predicate
 132 is computed by inspection over the list *)
 133
 134 definition is_nil: ∀A:Type[0].\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A → Prop ≝
 135 λA.λl.match l with [ nil ⇒ l \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] | cons hd tl ⇒ (l \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6])].
 136
 137 (* Next we need a simple result about negation: if you wish to prove ¬P you are
 138 authorized to add P to your hypothesis: *)
 139
 140 lemma neg_aux : ∀P:Prop. (P → \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6P) → \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6P.
 141 #P #PtonegP % /3/ qed.
 142
 143 theorem diff_cons_nil:
 144 ∀A:Type[0].∀l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.∀a:A. a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6≠\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6].
 145 #A #l #a @\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/neg_aux.def(3)"\ 6neg_aux\ 5/a\ 6 #Heq
 146 (* we start assuming the new hypothesis Heq of type a::l = [] using neg_aux.
 147 Next we use the change tactic to pass from the current goal a::l≠ [] to the expression
 148 is_nil a::l, convertible with it. *)
 149 (change with (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/is_nil.def(1)"\ 6is_nil\ 5/a\ 6 ? (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l)))
 150 (* Now, we rewrite with Heq, obtaining (is_nil A []), that reduces to the trivial
 151 goal [] = [] *)
 152 >Heq // qed.
 153
 154 (* As an application of the previous result let us prove that l1@l2 is empty if and
 155 only if both l1 and l2 are empty. The idea is to proceed by cases on l1: if l1=[] the
 156 statement is trivial; on the other side, if l1 = a::tl, then the hypothesis
 157 (a::tl)@l2 = [] is absurd, hence we can prove anything from it. When we know we can
 158 prove both A and ¬A, a sensible way to proceed is to apply False_ind: ∀P.False → P to the
 159 current goal, that breaks down to prove False, and then absurd: ∀A:Prop. A → ¬A → False
 160 to reduce to the contradictory cases. Usually, you may invoke automation to take care
 161 to solve the absurd case. *)
 162
 163 lemma nil_to_nil:  ∀A.∀l1,l2:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 \ 5span style="text-decoration: underline;"\ 6\ 5/span\ 6A.
 164   l1\ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6l2 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] → l1 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6∧\ 5/a\ 6 l2 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6].
 165 #A #l1 cases l1 normalize /2/ #a #tl #l2 #H @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /2/ qed.
 166
 167 (* iterators *)
 168
 169 let rec map (A,B:Type[0]) (f: A → B) (l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) on l: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 B ≝
 170  match l with [ nil ⇒ \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] | cons x tl ⇒ f x \ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6: (map A B f tl)].
 171
 172 let rec foldr (A,B:Type[0]) (f:A → B → B) (b:B) (l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) on l :B ≝
 173  match l with [ nil ⇒ b | cons a l ⇒ f a (foldr A B f b l)].
 174
 175 definition filter ≝
 176   λT.λp:T → \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)"\ 6bool\ 5/a\ 6.
 177   \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/foldr.fix(0,4,1)"\ 6foldr\ 5/a\ 6 T (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 T) (λx,l0.\ 5a href="cic:/matita/basics/bool/if_then_else.def(1)"\ 6if_then_else\ 5/a\ 6 ? (p x) (x\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l0) l0) \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6].
 178
 179 lemma filter_true : ∀A,l,a,p. p a \ 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 →
 180   \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter.def(2)"\ 6filter\ 5/a\ 6 A p (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a \ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter.def(2)"\ 6filter\ 5/a\ 6 A p l.
 181 #A #l #a #p #pa (elim l) normalize >pa // qed.
 182
 183 lemma filter_false : ∀A,l,a,p. p a \ 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 →
 184   \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter.def(2)"\ 6filter\ 5/a\ 6 A p (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter.def(2)"\ 6filter\ 5/a\ 6 A p l.
 185 #A #l #a #p #pa (elim l) normalize >pa normalize // qed.
 186
 187 theorem eq_map : ∀A,B,f,g,l. (∀x.f x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 g x) → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/map.fix(0,3,1)"\ 6map\ 5/a\ 6 \ 5span style="text-decoration: underline;"\ 6\ 5/span\ 6A B f l \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/map.fix(0,3,1)"\ 6map\ 5/a\ 6 A B g l.
 188 #A #B #f #g #l #eqfg (elim l) normalize // qed.
 189
 190 (*
 191 let rec dprodl (A:Type[0]) (f:A→Type[0]) (l1:list A) (g:(∀a:A.list (f a))) on l1 ≝
 192 match l1 with
 193   [ nil ⇒ nil ?
 194   | cons a tl ⇒ (map ??(dp ?? a) (g a)) @ dprodl A f tl g
 195   ]. *)
 196
 197 (**************************** fold *******************************)
 198
 199 let rec fold (A,B:Type[0]) (op:B → B → B) (b:B) (p:A→\ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)"\ 6bool\ 5/a\ 6) (f:A→B) (l:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A) on l :B ≝
 200  match l with
 201   [ nil ⇒ b
 202   | cons a l ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/if_then_else.def(1)"\ 6if_then_else\ 5/a\ 6 ? (p a) (op (f a) (fold A B op b p f l))
 203       (fold A B op b p f l)].
 204
 205 notation "\fold  [ op , nil ]_{ ident i ∈ l | p} f"
 206   with precedence 80
 207 for @{'fold $op $nil (λ${ident i}. $p) (λ${ident i}. $f) $l}.
 208
 209 notation "\fold [ op , nil ]_{ident i ∈ l } f"
 210   with precedence 80
 211 for @{'fold $op $nil (λ${ident i}.true) (λ${ident i}. $f) $l}.
 212
 213 interpretation "\fold" 'fold op nil p f l = (fold ? ? op nil p f l).
 214
 215 theorem fold_true:
 216 ∀A,B.∀a:A.∀l.∀p.∀op:B→B→B.∀nil.∀f:A→B. p a \ 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 →
 217   \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l| p i} (f i) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6
 218     op (f a) \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ l| p i} (f i).
 219 #A #B #a #l #p #op #nil #f #pa normalize >pa // qed.
 220
 221 theorem fold_false:
 222 ∀A,B.∀a:A.∀l.∀p.∀op:B→B→B.∀nil.∀f.
 223 p a \ 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 → \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:l| p i} (f i) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6
 224   \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ l| p i} (f i).
 225 #A #B #a #l #p #op #nil #f #pa normalize >pa // qed.
 226
 227 theorem fold_filter:
 228 ∀A,B.∀a:A.∀l.∀p.∀op:B→B→B.∀nil.∀f:A →B.
 229   \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ l| p i} (f i) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6
 230     \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i ∈ (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter.def(2)"\ 6filter\ 5/a\ 6 A p l)} (f i).
 231 #A #B #a #l #p #op #nil #f elim l //
 232 #a #tl #Hind cases(\ 5a href="cic:/matita/basics/bool/true_or_false.def(1)"\ 6true_or_false\ 5/a\ 6 (p a)) #pa
 233   [ >\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter_true.def(3)"\ 6filter_true\ 5/a\ 6 // > \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/fold_true.def(3)"\ 6fold_true\ 5/a\ 6 // >\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/fold_true.def(3)"\ 6fold_true\ 5/a\ 6 //
 234   | >\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/filter_false.def(3)"\ 6filter_false\ 5/a\ 6 // >\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/fold_false.def(3)"\ 6fold_false\ 5/a\ 6 // ]
 235 qed.
 236
 237 record Aop (A:Type[0]) (nil:A) : Type[0] ≝
 238   {op :2> A → A → A;
 239    nill:∀a. op nil a \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a;
 240    nilr:∀a. op a nil \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a;
 241    assoc: ∀a,b,c.op a (op b c) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 op (op a b) c
 242   }.
 243
 244 theorem fold_sum: ∀A,B. ∀I,J:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 A.∀nil.∀op:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/Aop.ind(1,0,2)"\ 6Aop\ 5/a\ 6 B nil.∀f.
 245   op (\ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i∈I} (f i)) (\ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i∈J} (f i)) \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6
 246     \ 5a title="\fold" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\fold\ 5/a\ 6[op,nil]_{i∈(I\ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6J)} (f i).
 247 #A #B #I #J #nil #op #f (elim I) normalize
 248   [>\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/nill.fix(0,2,2)"\ 6nill\ 5/a\ 6 //|#a #tl #Hind <\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/assoc.fix(0,2,2)"\ 6assoc\ 5/a\ 6 //]
 249 qed.