]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/matita/library/nat/orders.ma
*** empty log message ***
[helm.git] / helm / matita / library / nat / orders.ma
index 5389418b5237d7bde8cf4a9424bba777a5b38a62..796567fa59ae31483de19312a03f49520b73e96c 100644 (file)
@@ -14,7 +14,7 @@
 
 set "baseuri" "cic:/matita/nat/orders".
 
-include "nat/plus.ma".
+include "nat/nat.ma".
 include "higher_order_defs/ordering.ma".
 
 (* definitions *)
@@ -22,23 +22,36 @@ inductive le (n:nat) : nat \to Prop \def
   | le_n : le n n
   | le_S : \forall m:nat. le n m \to le n (S m).
 
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
 interpretation "natural 'less or equal to'" 'leq x y = (cic:/matita/nat/orders/le.ind#xpointer(1/1) x y).
-alias symbol "leq" (instance 0) = "natural 'less or equal to'".
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
+interpretation "natural 'neither less nor equal to'" 'nleq x y =
+  (cic:/matita/logic/connectives/Not.con
+    (cic:/matita/nat/orders/le.ind#xpointer(1/1) x y)).
 
 definition lt: nat \to nat \to Prop \def
 \lambda n,m:nat.(S n) \leq m.
 
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
 interpretation "natural 'less than'" 'lt x y = (cic:/matita/nat/orders/lt.con x y).
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
+interpretation "natural 'not less than'" 'nless x y =
+  (cic:/matita/logic/connectives/Not.con (cic:/matita/nat/orders/lt.con x y)).
 
 definition ge: nat \to nat \to Prop \def
 \lambda n,m:nat.m \leq n.
 
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
 interpretation "natural 'greater or equal to'" 'geq x y = (cic:/matita/nat/orders/ge.con x y).
 
 definition gt: nat \to nat \to Prop \def
 \lambda n,m:nat.m<n.
 
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
 interpretation "natural 'greater than'" 'gt x y = (cic:/matita/nat/orders/gt.con x y).
+(*CSC: the URI must disappear: there is a bug now *)
+interpretation "natural 'not greater than'" 'ngtr x y =
+  (cic:/matita/logic/connectives/Not.con (cic:/matita/nat/orders/gt.con x y)).
 
 theorem transitive_le : transitive nat le.
 simplify.intros.elim H1.
@@ -49,6 +62,15 @@ qed.
 theorem trans_le: \forall n,m,p:nat. n \leq m \to m \leq p \to n \leq p
 \def transitive_le.
 
+theorem transitive_lt: transitive nat lt.
+simplify.intros.elim H1.
+apply le_S. assumption.
+apply le_S.assumption.
+qed.
+
+theorem trans_lt: \forall n,m,p:nat. lt n m \to lt m p \to lt n p
+\def transitive_lt.
+
 theorem le_S_S: \forall n,m:nat. n \leq m \to S n \leq S m.
 intros.elim H.
 apply le_n.
@@ -82,20 +104,29 @@ intros.elim H.exact I.exact I.
 qed.
 
 (* not le *)
-theorem not_le_Sn_O: \forall n:nat. \lnot (S n \leq O).
+theorem not_le_Sn_O: \forall n:nat. S n \nleq O.
 intros.simplify.intros.apply leS_to_not_zero ? ? H.
 qed.
 
-theorem not_le_Sn_n: \forall n:nat. \lnot (S n \leq n).
+theorem not_le_Sn_n: \forall n:nat. S n \nleq n.
 intros.elim n.apply not_le_Sn_O.simplify.intros.cut S n1 \leq n1.
 apply H.assumption.
 apply le_S_S_to_le.assumption.
 qed.
 
-(* ??? this needs not le *)
-theorem S_pred: \forall n:nat.O<n \to n=S (pred n).
-intro.elim n.apply False_ind.exact not_le_Sn_O O H.
-apply eq_f.apply pred_Sn.
+(* le to lt or eq *)
+theorem le_to_or_lt_eq : \forall n,m:nat. 
+n \leq m \to n < m \lor n = m.
+intros.elim H.
+right.reflexivity.
+left.simplify.apply le_S_S.assumption.
+qed.
+
+(* not eq *)
+theorem lt_to_not_eq : \forall n,m:nat. n<m \to n \neq m.
+simplify.intros.cut (le (S n) m) \to False.
+apply Hcut.assumption.rewrite < H1.
+apply not_le_Sn_n.
 qed.
 
 (* le vs. lt *)
@@ -105,27 +136,45 @@ apply le_S. apply le_n.
 apply le_S. assumption.
 qed.
 
-theorem not_le_to_lt: \forall n,m:nat. \lnot (n \leq m) \to m<n.
+theorem lt_S_to_le : \forall n,m:nat. n < S m \to n \leq m.
+simplify.intros.
+apply le_S_S_to_le.assumption.
+qed.
+
+theorem not_le_to_lt: \forall n,m:nat. n \nleq m \to m<n.
 intros 2.
-apply nat_elim2 (\lambda n,m.\lnot (n \leq m) \to m<n).
+apply nat_elim2 (\lambda n,m.n \nleq m \to m<n).
 intros.apply absurd (O \leq n1).apply le_O_n.assumption.
 simplify.intros.apply le_S_S.apply le_O_n.
 simplify.intros.apply le_S_S.apply H.intros.apply H1.apply le_S_S.
 assumption.
 qed.
 
-theorem lt_to_not_le: \forall n,m:nat. n<m \to \lnot (m \leq n).
+theorem lt_to_not_le: \forall n,m:nat. n<m \to m \nleq n.
 simplify.intros 3.elim H.
 apply not_le_Sn_n n H1.
 apply H2.apply lt_to_le. apply H3.
 qed.
 
+theorem not_lt_to_le: \forall n,m:nat. Not (lt n m) \to le m n.
+simplify.intros.
+apply lt_S_to_le.
+apply not_le_to_lt.exact H.
+qed.
+
+theorem le_to_not_lt: \forall n,m:nat. le n m \to Not (lt m n).
+intros.
+change with Not (le (S m) n).
+apply lt_to_not_le.simplify.
+apply le_S_S.assumption.
+qed.
+
 (* le elimination *)
 theorem le_n_O_to_eq : \forall n:nat. n \leq O \to O=n.
 intro.elim n.reflexivity.
 apply False_ind.
-(* non si applica not_le_Sn_O *)
-apply  (not_le_Sn_O ? H1).
+apply not_le_Sn_O.
+goal 17. apply H1.
 qed.
 
 theorem le_n_O_elim: \forall n:nat.n \leq O \to \forall P: nat \to Prop.
@@ -143,6 +192,29 @@ apply H2.reflexivity.
 apply H3. apply le_S_S. assumption.
 qed.
 
+(* lt and le trans *)
+theorem lt_to_le_to_lt: \forall n,m,p:nat. lt n m \to le m p \to lt n p.
+intros.elim H1.
+assumption.simplify.apply le_S.assumption.
+qed.
+
+theorem le_to_lt_to_lt: \forall n,m,p:nat. le n m \to lt m p \to lt n p.
+intros 4.elim H.
+assumption.apply H2.simplify.
+apply lt_to_le.assumption.
+qed.
+
+theorem ltn_to_ltO: \forall n,m:nat. lt n m \to lt O m.
+intros.apply le_to_lt_to_lt O n.
+apply le_O_n.assumption.
+qed.
+
+theorem lt_O_n_elim: \forall n:nat. lt O n \to 
+\forall P:nat\to Prop. (\forall m:nat.P (S m)) \to P n.
+intro.elim n.apply False_ind.exact not_le_Sn_O O H.
+apply H2.
+qed.
+
 (* other abstract properties *)
 theorem antisymmetric_le : antisymmetric nat le.
 simplify.intros 2.
@@ -166,3 +238,75 @@ intros 2.simplify.intro.elim H.
 left.apply le_S_S.assumption.
 right.intro.apply H1.apply le_S_S_to_le.assumption.
 qed.
+
+theorem decidable_lt: \forall n,m:nat. decidable (n < m).
+intros.exact decidable_le (S n) m.
+qed.
+
+(* well founded induction principles *)
+
+theorem nat_elim1 : \forall n:nat.\forall P:nat \to Prop. 
+(\forall m.(\forall p. (p \lt m) \to P p) \to P m) \to P n.
+intros.cut \forall q:nat. q \le n \to P q.
+apply Hcut n.apply le_n.
+elim n.apply le_n_O_elim q H1.
+apply H.
+intros.apply False_ind.apply not_le_Sn_O p H2.
+apply H.intros.apply H1.
+cut p < S n1.
+apply lt_S_to_le.assumption.
+apply lt_to_le_to_lt p q (S n1) H3 H2.
+qed.
+
+(* some properties of functions *)
+
+definition increasing \def \lambda f:nat \to nat. 
+\forall n:nat. f n < f (S n).
+
+theorem increasing_to_monotonic: \forall f:nat \to nat.
+increasing f \to monotonic nat lt f.
+simplify.intros.elim H1.apply H.
+apply trans_le ? (f n1).
+assumption.apply trans_le ? (S (f n1)).
+apply le_n_Sn.
+apply H.
+qed.
+
+theorem le_n_fn: \forall f:nat \to nat. (increasing f) 
+\to \forall n:nat. n \le (f n).
+intros.elim n.
+apply le_O_n.
+apply trans_le ? (S (f n1)).
+apply le_S_S.apply H1.
+simplify in H. apply H.
+qed.
+
+theorem increasing_to_le: \forall f:nat \to nat. (increasing f) 
+\to \forall m:nat. \exists i. m \le (f i).
+intros.elim m.
+apply ex_intro ? ? O.apply le_O_n.
+elim H1.
+apply ex_intro ? ? (S a).
+apply trans_le ? (S (f a)).
+apply le_S_S.assumption.
+simplify in H.
+apply H.
+qed.
+
+theorem increasing_to_le2: \forall f:nat \to nat. (increasing f) 
+\to \forall m:nat. (f O) \le m \to 
+\exists i. (f i) \le m \land m <(f (S i)).
+intros.elim H1.
+apply ex_intro ? ? O.
+split.apply le_n.apply H.
+elim H3.elim H4.
+cut (S n1) < (f (S a)) \lor (S n1) = (f (S a)).
+elim Hcut.
+apply ex_intro ? ? a.
+split.apply le_S. assumption.assumption.
+apply ex_intro ? ? (S a).
+split.rewrite < H7.apply le_n.
+rewrite > H7.
+apply H.
+apply le_to_or_lt_eq.apply H6.
+qed.