]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/matita/contribs/dama/dama/models/q_bars.ma
...
[helm.git] / helm / software / matita / contribs / dama / dama / models / q_bars.ma
index 249abdf6c2b47d1e98f32f7ab497097c0e564c5a..f75bed7bebe48b7f736ffe18f5324439493dace8 100644 (file)
@@ -12,6 +12,7 @@
 (*                                                                        *)
 (**************************************************************************)
 
+include "nat_ordered_set.ma".
 include "models/q_support.ma".
 include "models/list_support.ma".
 include "cprop_connectives.ma". 
@@ -29,12 +30,12 @@ interpretation "q0" 'empty_bar = empty_bar.
 notation < "\ldots\rect\square\EmptySmallSquare\ldots" with precedence 90 for @{'lq2}.
 interpretation "lq2" 'lq2 = (list bar).
 
-let rec sum_bases (l:list bar) (i:nat)on i ≝
+let rec sum_bases (l:list bar) (i:nat) on i ≝
     match i with
     [ O ⇒ OQ
     | S m ⇒ 
          match l with
-         [ nil ⇒ sum_bases l m + Qpos one
+         [ nil ⇒ sum_bases [] m + Qpos one
          | cons x tl ⇒ sum_bases tl m + Qpos (\fst x)]].
          
 axiom sum_bases_empty_nat_of_q_ge_OQ:
@@ -44,6 +45,70 @@ axiom sum_bases_empty_nat_of_q_le_q:
 axiom sum_bases_empty_nat_of_q_le_q_one:
   ∀q:ℚ.q < sum_bases [] (nat_of_q q) + Qpos one.
 
+lemma sum_bases_ge_OQ:
+  ∀l,n. OQ ≤ sum_bases l n.
+intro; elim l; simplify; intros;
+[1: elim n; [apply q_eq_to_le;reflexivity] simplify;
+    apply q_le_plus_trans; try assumption; apply q_lt_to_le; apply q_pos_lt_OQ;
+|2: cases n; [apply q_eq_to_le;reflexivity] simplify;    
+    apply q_le_plus_trans; [apply H| apply q_lt_to_le; apply q_pos_lt_OQ;]]
+qed.
+
+alias symbol "leq" = "Q less or equal than".
+lemma sum_bases_O:
+  ∀l.∀x.sum_bases l x ≤ OQ → x = O.
+intros; cases x in H; [intros; reflexivity] intro; cases (?:False);
+cases (q_le_cases ?? H); 
+[1: apply (q_lt_corefl OQ); rewrite < H1 in ⊢ (?? %); 
+|2: apply (q_lt_antisym ??? H1);] clear H H1; cases l;
+simplify; apply q_lt_plus_trans;
+try apply q_pos_lt_OQ; 
+try apply (sum_bases_ge_OQ []);
+apply (sum_bases_ge_OQ l1);
+qed.
+
+
+lemma sum_bases_increasing:
+  ∀l.∀n1,n2:nat.n1<n2→sum_bases l n1 < sum_bases l n2.                           
+intro; elim l 0;
+[1: intros 2; apply (cic:/matita/dama/nat_ordered_set/nat_elim2.con ???? n1 n2);
+    [1: intro; cases n;
+        [1: intro X; cases (not_le_Sn_O ? X);
+        |2: simplify; intros; apply q_lt_plus_trans;
+            [1: apply sum_bases_ge_OQ;|2: apply (q_pos_lt_OQ one)]]
+    |2: simplify; intros;  cases (not_le_Sn_O ? H);
+    |3: simplify; intros; apply q_lt_inj_plus_r;
+        apply H; apply le_S_S_to_le; apply H1;]
+|2:  intros 5; apply (cic:/matita/dama/nat_ordered_set/nat_elim2.con ???? n1 n2);
+    [1: simplify; intros; cases n in H1; intros;
+        [1: cases (not_le_Sn_O ? H1);
+        |2: simplify; apply q_lt_plus_trans;
+            [1: apply sum_bases_ge_OQ;|2: apply q_pos_lt_OQ]]
+    |2: simplify; intros; cases (not_le_Sn_O ? H1);
+    |3: simplify; intros; apply q_lt_inj_plus_r; apply H;
+        apply le_S_S_to_le; apply H2;]]
+qed.
+
+lemma sum_bases_n_m:
+  ∀n,m,l.
+    sum_bases l n < sum_bases l (S m) →
+    sum_bases l m < sum_bases l (S n) →
+    n = m.
+intros 2; apply (nat_elim2 ???? n m);
+[1: intro X; cases X; intros; [reflexivity] cases (?:False);
+    cases l in H H1; simplify; intros;
+    apply (q_lt_le_incompat ??? (sum_bases_ge_OQ ? n1));
+    apply (q_lt_canc_plus_r ??? H1); 
+|2: intros 2; cases l; simplify; intros; cases (?:False); 
+    apply (q_lt_le_incompat ??? (sum_bases_ge_OQ ? n1));
+    apply (q_lt_canc_plus_r ??? H); (* magia ... *) 
+|3: intros 4; cases l; simplify; intros; 
+    [1: rewrite > (H []); [reflexivity]
+        apply (q_lt_canc_plus_r ??(Qpos one)); assumption;
+    |2: rewrite > (H l1); [reflexivity]
+        apply (q_lt_canc_plus_r ??(Qpos (\fst b))); assumption;]]
+qed.
+
 definition eject1 ≝
   λP.λp:∃x:nat × ℚ.P x.match p with [ex_introT p _ ⇒ p].
 coercion eject1.
@@ -52,16 +117,19 @@ coercion inject1 with 0 1 nocomposites.
 
 definition value : 
   ∀f:q_f.∀i:ℚ.∃p:nat × ℚ. 
-   match q_cmp i (start f) with
-   [ q_lt _ ⇒ \snd p = OQ
-   | _ ⇒ 
-        And3
-         (sum_bases (bars f) (\fst p) ≤ ⅆ[i,start f]) 
-         (ⅆ[i, start f] < sum_bases (bars f) (S (\fst p))) 
-         (\snd p = \snd (nth (bars f) ▭ (\fst p)))].
+   Or4
+    (And3 (i < start f) (\fst p = O) (\snd p = OQ))
+    (And3 
+     (start f + sum_bases (bars f) (len (bars f)) ≤ i) 
+     (\fst p = O) (\snd p = OQ))
+    (And3 (bars f = []) (\fst p = O) (\snd p = OQ)) 
+    (And4 
+     (And3 (bars f ≠ []) (start f ≤ i) (i < start f + sum_bases (bars f) (len (bars f))))
+     (\fst p ≤ (len (bars f))) 
+     (\snd p = \snd (nth (bars f) ▭ (\fst p)))
+     (sum_bases (bars f) (\fst p) ≤ ⅆ[i,start f] ∧
+       (ⅆ[i, start f] < sum_bases (bars f) (S (\fst p))))).
 intros;
-alias symbol "pi2" = "pair pi2".
-alias symbol "pi1" = "pair pi1".
 letin value ≝ (
   let rec value (p: ℚ) (l : list bar) on l ≝
     match l with
@@ -73,48 +141,130 @@ letin value ≝ (
            let rc ≝ value (p - Qpos (\fst x)) tl in
            〈S (\fst rc),\snd rc〉]]
   in value :
-  ∀acc,l.∃p:nat × ℚ. OQ ≤ acc →
-     And3
+  ∀acc,l.∃p:nat × ℚ.OQ ≤ acc →
+     Or 
+      (And3 (l = []) (\fst p = nat_of_q acc) (\snd p = OQ))
+      (And3
        (sum_bases l (\fst p) ≤ acc) 
        (acc < sum_bases l (S (\fst p))) 
-       (\snd p = \snd (nth l ▭ (\fst p))));
+       (\snd p = \snd (nth l ▭ (\fst p)))));
 [5: clearbody value; 
     cases (q_cmp i (start f));
-    [2: exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; reflexivity;
-    |*: cases (value ⅆ[i,start f] (bars f)) (p Hp);
-        cases (Hp (q_dist_ge_OQ ? ?)); clear Hp value;
-        exists[1,3:apply p]; simplify; split; assumption;]
-|1,3: intros; split;
-    [1,4: clear H2; cases (value (q-Qpos (\fst b)) l1);
+    [2: exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; constructor 1; split; try assumption; 
+        try reflexivity; apply q_lt_to_le; assumption;
+    |1: cases (bars f); [exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; constructor 3; split;try assumption;reflexivity;]
+        cases (value ⅆ[i,start f] (b::l)) (p Hp);
+        cases (Hp (q_dist_ge_OQ ? ?)); clear Hp value; [cases H1; destruct H2]
+        cases H1; clear H1; lapply (sum_bases_O (b::l) (\fst p)) as H1;
+        [2: apply (q_le_trans ??? H2); rewrite > H; apply q_eq_to_le;
+            rewrite > q_d_x_x; reflexivity;
+        |1: exists [apply p] simplify; constructor 4; rewrite > H1; split;
+            try split; try rewrite > q_d_x_x; try autobatch depth=2;
+            [1: rewrite > H; rewrite > q_plus_sym; apply q_lt_plus;
+                rewrite > q_plus_minus; apply q_lt_plus_trans; [apply sum_bases_ge_OQ]
+                apply q_pos_lt_OQ;
+            |2: rewrite > H; rewrite > q_d_x_x; apply q_eq_to_le; reflexivity;
+            |3: rewrite > H; rewrite > q_d_x_x; apply q_lt_plus_trans;
+                try apply sum_bases_ge_OQ; apply q_pos_lt_OQ;]]
+    |3: cases (q_cmp i (start f+sum_bases (bars f) (len (bars f))));
+        [1: exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; constructor 2; split; try assumption; 
+            try reflexivity; rewrite > H1; apply q_eq_to_le; reflexivity;  
+        |3: exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; constructor 2; split; try assumption; 
+            try reflexivity; apply q_lt_to_le; assumption;
+        |2: generalize in match (refl_eq ? (bars f): bars f = bars f);
+            generalize in match (bars f) in ⊢ (??? % → %); intro X; cases X; clear X;
+            intros;
+            [1: exists [apply 〈O,OQ〉] simplify; constructor 3; split; reflexivity;
+            |2: cases (value ⅆ[i,start f] (b::l)) (p Hp);
+                cases (Hp (q_dist_ge_OQ ? ?)); clear Hp value; [cases H3;destruct H4]
+                cases H3; clear H3;
+                exists [apply p]; constructor 4; split; try split; try assumption;
+                [1: intro X; destruct X;  
+                |2: apply q_lt_to_le; assumption;
+                |3: rewrite < H2; assumption;
+                |4: cases (cmp_nat (\fst p) (len (bars f)));
+                    [1:apply lt_to_le;rewrite <H2; assumption|rewrite > H3;rewrite < H2;apply le_n]   
+                    cases (?:False); cases (\fst p) in H3 H4 H6; clear H5;
+                    [1: intros; apply (not_le_Sn_O ? H5);
+                    |2: rewrite > q_d_sym; rewrite > q_d_noabs; [2: apply q_lt_to_le; assumption] 
+                        intros; lapply (q_lt_inj_plus_r ?? (Qopp (start f)) H1); clear H1;
+                        generalize in match Hletin;
+                        rewrite > (q_plus_sym (start f)); rewrite < q_plus_assoc;
+                        do 2 rewrite < q_elim_minus; rewrite > q_plus_minus;
+                        rewrite > q_plus_OQ; intro K; apply (q_lt_corefl (i-start f));
+                        apply (q_lt_le_trans ???? H3); rewrite < H2; 
+                        apply (q_lt_trans ??? K); apply sum_bases_increasing; 
+                        assumption;]]]]]                                 
+|1,3: intros; right; split;
+     [1,4: clear H2; cases (value (q-Qpos (\fst b)) l1);
            cases (H2 (q_le_to_diff_ge_OQ ?? (? H1)));
-          [1,3: intros; [apply q_lt_to_le|apply q_eq_to_le;symmetry] assumption]
-          simplify; apply q_le_minus; assumption;
+           [1: intro; apply q_lt_to_le;assumption;
+           |3: simplify; cases H4; apply q_le_minus; assumption;
+           |2,5: simplify; cases H4; rewrite > H5; rewrite > H6;
+                 apply q_le_minus; apply sum_bases_empty_nat_of_q_le_q;
+           |4: intro X; rewrite > X; apply q_eq_to_le; reflexivity;
+           |*: simplify; apply q_le_minus; cases H4; assumption;]   
     |2,5: cases (value (q-Qpos (\fst b)) l1); 
           cases (H4 (q_le_to_diff_ge_OQ ?? (? H1)));
-          [1,3: intros; [apply q_lt_to_le|apply q_eq_to_le;symmetry] assumption]
-          clear H3 H2 value;
-          change with (q < sum_bases l1 (S (\fst w)) + Qpos (\fst b));
-          apply q_lt_plus; assumption;
+          [1,4: intros; [apply q_lt_to_le|apply q_eq_to_le;symmetry] assumption;
+          |3,6: cases H5; simplify; change with (q < sum_bases l1 (S (\fst w)) + Qpos (\fst b));
+                apply q_lt_plus; assumption;
+          |2,5: simplify; cases H5; rewrite > H6; simplify; rewrite > H7;
+                apply q_lt_plus; apply sum_bases_empty_nat_of_q_le_q_one;] 
     |*: cases (value (q-Qpos (\fst b)) l1); simplify; 
         cases (H4 (q_le_to_diff_ge_OQ ?? (? H1))); 
-        [1,3: intros; [apply q_lt_to_le|apply q_eq_to_le;symmetry] assumption]
-        assumption;]
-|2: clear value H2; simplify; intros; split; [assumption|3:reflexivity]
+        [1,4: intros; [apply q_lt_to_le|apply q_eq_to_le;symmetry] assumption;
+        |3,6: cases H5; assumption;
+        |*: cases H5; rewrite > H6; rewrite > H8;
+            elim (\fst w); [1,3:reflexivity;] simplify; assumption;]]
+|2: clear value H2; simplify; intros; right; split; [assumption|3:reflexivity]
     rewrite > q_plus_sym; rewrite > q_plus_OQ; assumption;
-|4: simplify; intros; split; 
-    [1: apply sum_bases_empty_nat_of_q_le_q;
-    |2: apply sum_bases_empty_nat_of_q_le_q_one;
-    |3: elim (nat_of_q q); [reflexivity] simplify; assumption]] 
+|4: intros; left; split; reflexivity;] 
+qed.
+
+lemma value_OQ_l:
+  ∀l,i.i < start l → \snd (\fst (value l i)) = OQ.
+intros; cases (value l i) (q Hq); cases Hq; clear Hq; simplify; cases H1; clear H1;
+try assumption; cases H2; cases (?:False); apply (q_lt_le_incompat ?? H H6);
 qed.
     
-          
+lemma value_OQ_r:
+  ∀l,i.start l + sum_bases (bars l) (len (bars l)) ≤ i → \snd (\fst (value l i)) = OQ.
+intros; cases (value l i) (q Hq); cases Hq; clear Hq; simplify; cases H1; clear H1;
+try assumption; cases H2; cases (?:False); apply (q_lt_le_incompat ?? H7 H);
+qed.
+    
+lemma value_OQ_e:
+  ∀l,i.bars l = [] → \snd (\fst (value l i)) = OQ.
+intros; cases (value l i) (q Hq); cases Hq; clear Hq; simplify; cases H1; clear H1;
+try assumption; cases H2; cases (?:False); apply (H1 H);
+qed.
+
+inductive value_ok_spec (f : q_f) (i : ℚ) : nat × ℚ → Type ≝
+ | value_ok : ∀n,q. n ≤ (len (bars f)) → 
+      q = \snd (nth (bars f) ▭ n) →
+      sum_bases (bars f) n ≤ ⅆ[i,start f] →
+           ⅆ[i, start f] < sum_bases (bars f) (S n) → value_ok_spec f i 〈n,q〉.
+  
+lemma value_ok:
+  ∀f,i.bars f ≠ [] → start f ≤ i → i < start f + sum_bases (bars f) (len (bars f)) → 
+    value_ok_spec f i (\fst (value f i)). 
+intros; cases (value f i); simplify;   
+cases H3; simplify; clear H3; cases H4; clear H4;
+[1,2,3: cases (?:False); 
+  [1: apply (q_lt_le_incompat ?? H3 H1);
+  |2: apply (q_lt_le_incompat ?? H2 H3);
+  |3: apply (H H3);]
+|4: cases H7; clear H7; cases w in H3 H4 H5 H6 H8; simplify; intros;
+    constructor 1; assumption;]
+qed.
+
 definition same_values ≝
   λl1,l2:q_f.
    ∀input.\snd (\fst (value l1 input)) = \snd (\fst (value l2 input)). 
 
 definition same_bases ≝ 
-  λl1,l2:q_f.
-    (∀i.\fst (nth (bars l1) ▭ i) = \fst (nth (bars l2) ▭ i)).
+  λl1,l2:list bar. (∀i.\fst (nth l1 ▭ i) = \fst (nth l2 ▭ i)).
 
 alias symbol "lt" = "Q less than".
 lemma unpos: ∀x:ℚ.OQ < x → ∃r:ratio.Qpos r = x.
@@ -123,28 +273,6 @@ cases (?:False);
 [ apply (q_lt_corefl ? H)|apply (q_neg_gt ? H)]
 qed.
 
-notation < "\blacksquare" non associative with precedence 90 for @{'hide}.
-definition hide ≝ λT:Type.λx:T.x.
-interpretation "hide" 'hide = (hide _ _).
-
-lemma sum_bases_ge_OQ:
-  ∀l,n. OQ ≤ sum_bases (bars l) n.
-intro; elim (bars l); simplify; intros;
-[1: elim n; [apply q_eq_to_le;reflexivity] simplify;
-    apply q_le_plus_trans; try assumption; apply q_lt_to_le; apply q_pos_lt_OQ;
-|2: cases n; [apply q_eq_to_le;reflexivity] simplify; 
-    apply q_le_plus_trans; [apply H| apply q_lt_to_le; apply q_pos_lt_OQ;]]
-qed.
-
-lemma sum_bases_O:
-  ∀l:q_f.∀x.sum_bases (bars l) x ≤ OQ → x = O.
-intros; cases x in H; [intros; reflexivity] intro; cases (?:False);
-cases (q_le_cases ?? H); 
-[1: apply (q_lt_corefl OQ); rewrite < H1 in ⊢ (?? %); 
-|2: apply (q_lt_antisym ??? H1);] clear H H1; cases (bars l);
-simplify; apply q_lt_plus_trans;
-try apply q_pos_lt_OQ; 
-try apply (sum_bases_ge_OQ (mk_q_f OQ []));
-apply (sum_bases_ge_OQ (mk_q_f OQ l1));
-qed.
+notation < "x \blacksquare" non associative with precedence 50 for @{'unpos $x}.
+interpretation "hide unpos proof" 'unpos x = (unpos x _).