]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/matita/library/Fsub/defn.ma
PoplMark challenge part 1a: new, shorter version w/o equivariance proofs.
[helm.git] / helm / software / matita / library / Fsub / defn.ma
index 7f2154893ddde65e5e87dc7ded1f4fe0f110ddb4..0a95b31b5115ebb3082f1aba61f83250114d4b06 100644 (file)
@@ -18,24 +18,7 @@ include "nat/nat.ma".
 include "datatypes/bool.ma".
 include "nat/compare.ma".
 include "list/list.ma".
-
-(*** useful definitions and lemmas not really related to Fsub ***)
-
-lemma eqb_case : \forall x,y.(eqb x y) = true \lor (eqb x y) = false.
-intros;elim (eqb x y);auto;
-qed.
-       
-lemma eq_eqb_case : \forall x,y.((x = y) \land (eqb x y) = true) \lor
-                                ((x \neq y) \land (eqb x y) = false).
-intros;lapply (eqb_to_Prop x y);elim (eqb_case x y)
-  [rewrite > H in Hletin;simplify in Hletin;left;auto
-  |rewrite > H in Hletin;simplify in Hletin;right;auto]
-qed.
-
-let rec max m n \def
-  match (leb m n) with
-     [true \Rightarrow n
-     |false \Rightarrow m]. 
+include "Fsub/util.ma".
 
 (*** representation of Fsub types ***)  
 inductive Typ : Set \def
@@ -70,7 +53,7 @@ definition TCons \def \lambda G,X,T.((mk_bound true X T) :: G).
 
 definition env_append : Env \to Env \to Env \def \lambda G,H.(H @ G).
   
-notation "hvbox(\Forall S. break T)" 
+(* notation "hvbox(\Forall S. break T)" 
   non associative with precedence 90
 for @{ 'forall $S $T}.
 
@@ -102,7 +85,7 @@ interpretation "bound tvar" 'tvar x = (cic:/matita/Fsub/defn/Typ.ind#xpointer(1/
 
 interpretation "bound tname" 'tname x = (cic:/matita/Fsub/defn/Typ.ind#xpointer(1/1/2) x).
 
-interpretation "arrow type" 'arrow S T = (cic:/matita/Fsub/defn/Typ.ind#xpointer(1/1/4) S T). 
+interpretation "arrow type" 'arrow S T = (cic:/matita/Fsub/defn/Typ.ind#xpointer(1/1/4) S T). *) 
 
 (*** Various kinds of substitution, not all will be used probably ***)
 
@@ -170,104 +153,6 @@ let rec t_len T \def
      |(Arrow T1 T2) \Rightarrow (S (max (t_len T1) (t_len T2)))
      |(Forall T1 T2) \Rightarrow (S (max (t_len T1) (t_len T2)))].
 
-(* 
-let rec fresh_name G n \def
-  match G with
-    [ nil \Rightarrow n
-    | (cons b H) \Rightarrow match (leb (fresh_name H n) (name b)) with
-      [ true \Rightarrow (S (name b))
-      | false \Rightarrow (fresh_name H n) ]].
-
-lemma freshname_Gn_geq_n : \forall G,n.((fresh_name G n) >= n).
-intro;elim G
-  [simplify;unfold;constructor 1
-  |simplify;cut ((leb (fresh_name l n) (name s)) = true \lor
-                 (leb (fresh_name l n) (name s) = false))
-     [elim Hcut
-        [lapply (leb_to_Prop (fresh_name l n) (name s));rewrite > H1 in Hletin;
-         simplify in Hletin;rewrite > H1;simplify;lapply (H n);
-         unfold in Hletin1;unfold;
-         apply (trans_le ? ? ? Hletin1);
-         apply (trans_le ? ? ? Hletin);constructor 2;constructor 1
-        |rewrite > H1;simplify;apply H]
-     |elim (leb (fresh_name l n) (name s)) [left;reflexivity|right;reflexivity]]]
-qed.
-
-lemma freshname_consGX_gt_X : \forall G,X,T,b,n.
-          (fresh_name (cons ? (mk_bound b X T) G) n) > X.
-intros.unfold.unfold.simplify.cut ((leb (fresh_name G n) X) = true \lor 
-                                   (leb (fresh_name G n) X) = false)
-  [elim Hcut
-     [rewrite > H;simplify;constructor 1
-     |rewrite > H;simplify;lapply (leb_to_Prop (fresh_name G n) X);
-      rewrite > H in Hletin;simplify in Hletin;
-      lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin);unfold in Hletin1;assumption]
-  |elim (leb (fresh_name G n) X) [left;reflexivity|right;reflexivity]]
-qed.
-
-lemma freshname_case : \forall G,X,T,b,n.
-  (fresh_name ((mk_bound b X T) :: G) n) = (fresh_name G n) \lor
-  (fresh_name ((mk_bound b X T) :: G) n) = (S X).
-intros.simplify.cut ((leb (fresh_name G n) X) = true \lor
-                 (leb (fresh_name G n) X) = false)
-  [elim Hcut
-     [rewrite > H;simplify;right;reflexivity
-     |rewrite > H;simplify;left;reflexivity]
-  |elim (leb (fresh_name G n) X)
-     [left;reflexivity|right;reflexivity]]
-qed.
-
-lemma freshname_monotone_n : \forall G,m,n.(m \leq n) \to
-                             ((fresh_name G m) \leq (fresh_name G n)).
-intros.elim G
-  [simplify;assumption
-  |simplify;cut ((leb (fresh_name l m) (name s)) = true \lor
-                 (leb (fresh_name l m) (name s)) = false)
-     [cut ((leb (fresh_name l n) (name s)) = true \lor
-              (leb (fresh_name l n) (name s)) = false)
-        [elim Hcut
-           [rewrite > H2;simplify;elim Hcut1
-              [rewrite > H3;simplify;constructor 1 
-              |rewrite > H3;simplify;
-               lapply (leb_to_Prop (fresh_name l n) (name s));
-               rewrite > H3 in Hletin;simplify in Hletin;
-               lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin);unfold in Hletin1;assumption]
-           |rewrite > H2;simplify;elim Hcut1
-              [rewrite > H3;simplify;
-               lapply (leb_to_Prop (fresh_name l m) (name s));
-               rewrite > H2 in Hletin;simplify in Hletin;
-               lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin);unfold in Hletin1;
-               lapply (leb_to_Prop (fresh_name l n) (name s));
-               rewrite > H3 in Hletin2;
-               simplify in Hletin2;lapply (trans_le ? ? ? Hletin1 H1);
-               lapply (trans_le ? ? ? Hletin3 Hletin2);
-               absurd ((S (name s)) \leq (name s))
-                 [assumption|apply not_le_Sn_n]
-              |rewrite > H3;simplify;assumption]]
-        |elim (leb (fresh_name l n) (name s)) 
-           [left;reflexivity|right;reflexivity]]
-     |elim (leb (fresh_name l m) (name s)) [left;reflexivity|right;reflexivity]]]
-qed.
-
-lemma freshname_monotone_G : \forall G,X,T,b,n.
-                   (fresh_name G n) \leq (fresh_name ((mk_bound b X T) :: G) n).
-intros.simplify.cut ((leb (fresh_name G n) X) = true \lor
-                     (leb (fresh_name G n) X) = false)
-  [elim Hcut
-     [rewrite > H;simplify;lapply (leb_to_Prop (fresh_name G n) X);
-      rewrite > H in Hletin;simplify in Hletin;constructor 2;assumption
-     |rewrite > H;simplify;constructor 1]
-  |elim (leb (fresh_name G n) X)
-     [left;reflexivity|right;reflexivity]]
-qed.*)
-
-lemma subst_O_nat : \forall T,U.((subst_type_O T U) = (subst_type_nat T U O)).
-intros;elim T;simplify;reflexivity;
-qed.
-
-(* FIXME: these definitions shouldn't be part of the poplmark challenge
-   - use destruct instead, when hopefully it will get fixed... *) 
-
 definition head \def
   \lambda G:(list bound).match G with
     [ nil \Rightarrow (mk_bound false O Top)
@@ -278,43 +163,12 @@ definition head_nat \def
     [ nil \Rightarrow O
     | (cons n H) \Rightarrow n].
 
-lemma inj_head : \forall h1,h2:bound.\forall t1,t2:Env.
-                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (h1 = h2).
-intros.lapply (eq_f ? ? head ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
-qed.
-
-lemma inj_head_nat : \forall h1,h2:nat.\forall t1,t2:(list nat).
-                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (h1 = h2).
-intros.lapply (eq_f ? ? head_nat ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
-qed.
-
-lemma inj_tail : \forall A.\forall h1,h2:A.\forall t1,t2:(list A).
-                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (t1 = t2).
-intros.lapply (eq_f ? ? (tail ?) ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
-qed.
-
-(* end of fixme *) 
-
-(*** definitions and theorems about lists ***)
-
-inductive in_list (A : Set) : A \to (list A) \to Prop \def
-  | in_Base : \forall x:A.\forall l:(list A).
-              (in_list A x (x :: l))
-  | in_Skip : \forall x,y:A.\forall l:(list A).
-              (in_list A x l) \to (in_list A x (y :: l)).
+(*** definitions about lists ***)
 
 (* var binding is in env judgement *)                
 definition var_bind_in_env : bound \to Env \to Prop \def
   \lambda b,G.(in_list bound b G).
 
-(* FIXME: use the map in library/list (when there will be one) *)
-definition map : \forall A,B,f.((list A) \to (list B)) \def
-  \lambda A,B,f.let rec map (l : (list A)) : (list B) \def
-    match l in list return \lambda l0:(list A).(list B) with
-      [nil \Rightarrow (nil B)
-      |(cons (a:A) (t:(list A))) \Rightarrow 
-        (cons B (f a) (map t))] in map.
-
 definition fv_env : (list bound) \to (list nat) \def
   \lambda G.(map ? ? (\lambda b.match b with
       [(mk_bound B X T) \Rightarrow X]) G).
@@ -326,9 +180,6 @@ definition var_in_env : nat \to Env \to Prop \def
 definition var_type_in_env : nat \to Env \to Prop \def
   \lambda x,G.\exists T.(var_bind_in_env (mk_bound true x T) G).
 
-definition incl : \forall A.(list A) \to (list A) \to Prop \def
-  \lambda A,l,m.\forall x.(in_list A x l) \to (in_list A x m).               
-              
 let rec fv_type T \def
   match T with
     [(TVar n) \Rightarrow []
@@ -337,178 +188,6 @@ let rec fv_type T \def
     |(Arrow U V) \Rightarrow ((fv_type U) @ (fv_type V))
     |(Forall U V) \Rightarrow ((fv_type U) @ (fv_type V))].
 
-lemma var_notinbG_notinG : \forall G,x,b.
-                           (\lnot (var_in_env x (b::G))) 
-                           \to \lnot (var_in_env x G).
-intros 3.elim b.unfold.intro.elim H.unfold.simplify.constructor 2.exact H1.
-qed.
-
-lemma in_list_nil : \forall A,x.\lnot (in_list A x []).
-intros.unfold.intro.inversion H
-  [intros;lapply (sym_eq ? ? ? H2);absurd (a::l = [])
-     [assumption|apply nil_cons]
-  |intros;lapply (sym_eq ? ? ? H4);absurd (a1::l = [])
-     [assumption|apply nil_cons]]
-qed.
-
-lemma notin_cons : \forall A,x,y,l.\lnot (in_list A x (y::l)) \to
-                      (y \neq x) \land \lnot (in_list A x l).
-intros.split
-  [unfold;intro;apply H;rewrite > H1;constructor 1
-  |unfold;intro;apply H;constructor 2;assumption]
-qed.
-
-lemma boundinenv_natinfv : \forall x,G.
-                              (\exists B,T.(in_list ? (mk_bound B x T) G)) \to
-                              (in_list ? x (fv_env G)).
-intros 2;elim G
-  [elim H;elim H1;lapply (in_list_nil ? ? H2);elim Hletin
-  |elim H1;elim H2;inversion H3
-     [intros;rewrite < H4;simplify;apply in_Base
-     |intros;elim a3;simplify;apply in_Skip;
-      lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H7);rewrite > Hletin in H;apply H;
-      apply ex_intro
-        [apply a
-        |apply ex_intro
-           [apply a1
-           |rewrite > H6;assumption]]]]
-qed.
-
-lemma nat_in_list_case : \forall G,H,n.(in_list nat n (H @ G)) \to 
-                               (in_list nat n G) \lor (in_list nat n H).
-intros 3.elim H
-  [simplify in H1;left;assumption
-  |simplify in H2;inversion H2
-    [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H4);rewrite > Hletin;
-     right;apply in_Base
-    |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H6);rewrite < Hletin in H3;
-     rewrite > H5 in H1;lapply (H1 H3);elim Hletin1
-       [left;assumption|right;apply in_Skip;assumption]]]
-qed.
-
-lemma natinG_or_inH_to_natinGH : \forall G,H,n.
-                      (in_list nat n G) \lor (in_list nat n H) \to
-                      (in_list nat n (H @ G)).
-intros.elim H1
-  [elim H
-     [simplify;assumption
-     |simplify;apply in_Skip;assumption]
-  |generalize in match H2;elim H2
-     [simplify;apply in_Base
-     |lapply (H4 H3);simplify;apply in_Skip;assumption]]
-qed.
-
-lemma natinfv_boundinenv : \forall x,G.(in_list ? x (fv_env G)) \to
-                              \exists B,T.(in_list ? (mk_bound B x T) G).
-intros 2;elim G 0
-  [simplify;intro;lapply (in_list_nil ? ? H);elim Hletin
-  |intros 3;elim s;simplify in H1;inversion H1
-     [intros;rewrite < H2;simplify;apply ex_intro
-        [apply b
-        |apply ex_intro
-           [apply t
-           |lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite > H2;rewrite < Hletin;
-            apply in_Base]]
-     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite < Hletin in H2;
-      rewrite < H4 in H2;lapply (H H2);elim Hletin1;elim H6;apply ex_intro
-        [apply a2
-        |apply ex_intro
-           [apply a3
-           |apply in_Skip;rewrite < H4;assumption]]]]
-qed.
-           
-lemma incl_bound_fv : \forall l1,l2.(incl ? l1 l2) \to 
-                         (incl ? (fv_env l1) (fv_env l2)).
-intros.unfold in H.unfold.intros.apply boundinenv_natinfv.
-lapply (natinfv_boundinenv ? ? H1).elim Hletin.elim H2.apply ex_intro
-  [apply a
-  |apply ex_intro
-     [apply a1
-     |apply (H ? H3)]]
-qed.
-
-(* lemma incl_cons : \forall x,l1,l2.
-                  (incl bound l1 l2) \to (incl bound (x :: l1) (x :: l2)).
-intros.unfold in H.unfold.intros.inversion H1
-  [intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H3);rewrite > Hletin;apply in_Base
-  |intros;apply in_Skip;apply H;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite > Hletin;
-   assumption]
-qed. *)
-
-lemma incl_nat_cons : \forall x,l1,l2.
-                  (incl nat l1 l2) \to (incl nat (x :: l1) (x :: l2)).
-intros.unfold in H.unfold.intros.inversion H1
-  [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite > Hletin;apply in_Base
-  |intros;apply in_Skip;apply H;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite > Hletin;
-   assumption]
-qed.
-
-lemma boundin_envappend_case : \forall G,H,b.(var_bind_in_env b (H @ G)) \to 
-                               (var_bind_in_env b G) \lor (var_bind_in_env b H).
-intros 3.elim H
-  [simplify in H1;left;assumption
-  |unfold in H2;inversion H2
-    [intros;simplify in H4;lapply (inj_head ? ? ? ? H4);rewrite > Hletin;
-     right;apply in_Base
-    |intros;simplify in H6;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H6);rewrite < Hletin in H3;
-     rewrite > H5 in H1;lapply (H1 H3);elim Hletin1
-       [left;assumption|right;apply in_Skip;assumption]]]
-qed.
-
-lemma varin_envappend_case: \forall G,H,x.(var_in_env x (H @ G)) \to
-                            (var_in_env x G) \lor (var_in_env x H).
-intros 3.elim H 0
-  [simplify;intro;left;assumption
-  |intros 2;elim s;simplify in H2;inversion H2
-     [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H4);rewrite > Hletin;right;
-      simplify;constructor 1
-     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H6);
-      lapply H1
-        [rewrite < H5;elim Hletin1
-           [left;assumption|right;simplify;constructor 2;assumption]
-        |unfold var_in_env;unfold fv_env;rewrite > Hletin;rewrite > H5;
-         assumption]]]
-qed.
-
-lemma boundinG_or_boundinH_to_boundinGH : \forall G,H,b.
-                      (var_bind_in_env b G) \lor (var_bind_in_env b H) \to
-                      (var_bind_in_env b (H @ G)).
-intros.elim H1
-  [elim H
-     [simplify;assumption
-     |simplify;apply in_Skip;assumption]
-  |generalize in match H2;elim H2
-     [simplify;apply in_Base
-     |lapply (H4 H3);simplify;apply in_Skip;assumption]]
-qed. 
-
-
-lemma varinG_or_varinH_to_varinGH : \forall G,H,x.
-                          (var_in_env x G) \lor (var_in_env x H) \to
-                          (var_in_env x (H @ G)).
-intros.elim H1 0
-  [elim H
-     [simplify;assumption
-     |elim s;simplify;constructor 2;apply (H2 H3)]
-  |elim H 0
-     [simplify;intro;lapply (in_list_nil nat x H2);elim Hletin
-     |intros 2;elim s;simplify in H3;inversion H3
-        [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H5);rewrite > Hletin;simplify;
-         constructor 1
-        |intros;simplify;constructor 2;rewrite < H6;apply H2;
-         lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H7);rewrite > H6;unfold;unfold fv_env;
-         rewrite > Hletin;assumption]]]
-qed.
-
-lemma varbind_to_append : \forall G,b.(var_bind_in_env b G) \to
-                          \exists G1,G2.(G = (G2 @ (b :: G1))).
-intros.generalize in match H.elim H
-  [apply ex_intro [apply l|apply ex_intro [apply Empty|reflexivity]]
-  |lapply (H2 H1);elim Hletin;elim H4;rewrite > H5;
-   apply ex_intro 
-     [apply a2|apply ex_intro [apply (a1 :: a3)|simplify;reflexivity]]]
-qed.
-  
 (*** Type Well-Formedness judgement ***)
 
 inductive WFType : Env \to Typ \to Prop \def
@@ -578,222 +257,167 @@ inductive JType : Env \to Term \to Typ \to Prop \def
   | T_Sub : \forall G:Env.\forall t:Term.\forall T:Typ.
             \forall S:Typ.(JType G t S) \to (JSubtype G S T) \to (JType G t T).
 
+(****** PROOFS ********)
 
-lemma WFT_env_incl : \forall G,T.(WFType G T) \to
-                     \forall H.(incl ? (fv_env G) (fv_env H)) \to (WFType H T).
-intros 4.generalize in match H1.elim H
-  [apply WFT_TFree;unfold in H3;apply (H3 ? H2)
-  |apply WFT_Top
-  |apply WFT_Arrow [apply (H3 ? H6)|apply (H5 ? H6)]
-  |apply WFT_Forall 
-     [apply (H3 ? H6)
-     |intros;apply H5
-        [unfold;intro;unfold in H7;apply H7;unfold in H6;apply(H6 ? H9)
-        |assumption
-        |simplify;apply (incl_nat_cons ? ? ? H6)]]]
+lemma subst_O_nat : \forall T,U.((subst_type_O T U) = (subst_type_nat T U O)).
+intros;elim T;simplify;reflexivity;
 qed.
 
-(*** definitions and theorems about swaps ***)
-
-definition swap : nat \to nat \to nat \to nat \def
-  \lambda u,v,x.match (eqb x u) with
-    [true \Rightarrow v
-    |false \Rightarrow match (eqb x v) with
-       [true \Rightarrow u
-       |false \Rightarrow x]].
-       
-lemma swap_left : \forall x,y.(swap x y x) = y.
-intros;unfold swap;rewrite > eqb_n_n;simplify;reflexivity;
+(*** theorems about lists ***)
+
+(* FIXME: these definitions shouldn't be part of the poplmark challenge
+   - use destruct instead, when hopefully it will get fixed... *) 
+
+lemma inj_head : \forall h1,h2:bound.\forall t1,t2:Env.
+                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (h1 = h2).
+intros.
+lapply (eq_f ? ? head ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
 qed.
 
-lemma swap_right : \forall x,y.(swap x y y) = x.
-intros;unfold swap;elim (eq_eqb_case y x)
-  [elim H;rewrite > H2;simplify;rewrite > H1;reflexivity
-  |elim H;rewrite > H2;simplify;rewrite > eqb_n_n;simplify;reflexivity]
+lemma inj_head_nat : \forall h1,h2:nat.\forall t1,t2:(list nat).
+                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (h1 = h2).
+intros.
+lapply (eq_f ? ? head_nat ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
 qed.
 
-lemma swap_other : \forall x,y,z.(z \neq x) \to (z \neq y) \to (swap x y z) = z.
-intros;unfold swap;elim (eq_eqb_case z x)
-  [elim H2;lapply (H H3);elim Hletin
-  |elim H2;rewrite > H4;simplify;elim (eq_eqb_case z y)
-     [elim H5;lapply (H1 H6);elim Hletin
-     |elim H5;rewrite > H7;simplify;reflexivity]]
-qed. 
-
-lemma swap_inv : \forall u,v,x.(swap u v (swap u v x)) = x.
-intros;unfold in match (swap u v x);elim (eq_eqb_case x u)
-  [elim H;rewrite > H2;simplify;rewrite > H1;apply swap_right
-  |elim H;rewrite > H2;simplify;elim (eq_eqb_case x v)
-     [elim H3;rewrite > H5;simplify;rewrite > H4;apply swap_left
-     |elim H3;rewrite > H5;simplify;apply (swap_other ? ? ? H1 H4)]]
+lemma inj_tail : \forall A.\forall h1,h2:A.\forall t1,t2:(list A).
+                 ((h1::t1) = (h2::t2)) \to (t1 = t2).
+intros.lapply (eq_f ? ? (tail ?) ? ? H).simplify in Hletin.assumption.
 qed.
 
-lemma swap_inj : \forall u,v,x,y.(swap u v x) = (swap u v y) \to x = y.
-intros;unfold swap in H;elim (eq_eqb_case x u)
-  [elim H1;elim (eq_eqb_case y u)
-     [elim H4;rewrite > H5;assumption
-     |elim H4;rewrite > H3 in H;rewrite > H6 in H;simplify in H;
-      elim (eq_eqb_case y v)
-        [elim H7;rewrite > H9 in H;simplify in H;rewrite > H in H8;
-         lapply (H5 H8);elim Hletin
-        |elim H7;rewrite > H9 in H;simplify in H;elim H8;symmetry;assumption]]
-  |elim H1;elim (eq_eqb_case y u)
-     [elim H4;rewrite > H3 in H;rewrite > H6 in H;simplify in H;
-      elim (eq_eqb_case x v)
-        [elim H7;rewrite > H9 in H;simplify in H;rewrite < H in H8;
-         elim H2;assumption
-        |elim H7;rewrite > H9 in H;simplify in H;elim H8;assumption]
-     |elim H4;rewrite > H3 in H;rewrite > H6 in H;simplify in H;
-      elim (eq_eqb_case x v)
-        [elim H7;rewrite > H9 in H;elim (eq_eqb_case y v)
-           [elim H10;rewrite > H11;assumption
-           |elim H10;rewrite > H12 in H;simplify in H;elim H5;symmetry;
-            assumption]
-        |elim H7;rewrite > H9 in H;elim (eq_eqb_case y v)
-           [elim H10;rewrite > H12 in H;simplify in H;elim H2;assumption
-           |elim H10;rewrite > H12 in H;simplify in H;assumption]]]]
-qed. 
-
-lemma fv_subst_type_nat : \forall x,T,y,n.(in_list ? x (fv_type T)) \to
-                         (in_list ? x (fv_type (subst_type_nat T (TFree y) n))).
-intros 3;elim T 0
-  [intros;simplify in H;elim (in_list_nil ? ? H)
-  |simplify;intros;assumption
-  |simplify;intros;assumption
-  |intros;simplify in H2;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-     [simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 ? H3)
-     |simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H ? H3)]
-  |intros;simplify in H2;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-     [simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 ? H3)
-     |simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H ? H3)]]
+(* end of fixme *) 
+
+lemma boundinenv_natinfv : \forall x,G.
+                              (\exists B,T.(in_list ? (mk_bound B x T) G)) \to
+                              (in_list ? x (fv_env G)).
+intros 2;elim G
+  [elim H;elim H1;lapply (in_list_nil ? ? H2);elim Hletin
+  |elim H1;elim H2;inversion H3
+     [intros;rewrite < H4;simplify;apply in_Base
+     |intros;elim a3;simplify;apply in_Skip;
+      lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H7);rewrite > Hletin in H;apply H;
+      apply ex_intro
+        [apply a
+        |apply ex_intro
+           [apply a1
+           |rewrite > H6;assumption]]]]
 qed.
 
-lemma fv_subst_type_O : \forall x,T,y.(in_list ? x (fv_type T)) \to
-                         (in_list ? x (fv_type (subst_type_O T (TFree y)))).
-intros;rewrite > subst_O_nat;apply (fv_subst_type_nat ? ? ? ? H);
+lemma nat_in_list_case : \forall G,H,n.(in_list nat n (H @ G)) \to 
+                               (in_list nat n G) \lor (in_list nat n H).
+intros 3.elim H
+  [simplify in H1;left;assumption
+  |simplify in H2;inversion H2
+    [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H4);rewrite > Hletin;
+     right;apply in_Base
+    |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H6);rewrite < Hletin in H3;
+     rewrite > H5 in H1;lapply (H1 H3);elim Hletin1
+       [left;assumption|right;apply in_Skip;assumption]]]
 qed.
 
-let rec swap_Typ u v T on T \def
-  match T with
-     [(TVar n) \Rightarrow (TVar n)
-     |(TFree X) \Rightarrow (TFree (swap u v X))
-     |Top \Rightarrow Top
-     |(Arrow T1 T2) \Rightarrow (Arrow (swap_Typ u v T1) (swap_Typ u v T2))
-     |(Forall T1 T2) \Rightarrow (Forall (swap_Typ u v T1) (swap_Typ u v T2))].
-     
-lemma swap_Typ_inv : \forall u,v,T.(swap_Typ u v (swap_Typ u v T)) = T.
-intros;elim T
-  [simplify;reflexivity
-  |simplify;rewrite > swap_inv;reflexivity
-  |simplify;reflexivity
-  |simplify;rewrite > H;rewrite > H1;reflexivity
-  |simplify;rewrite > H;rewrite > H1;reflexivity]
+lemma natinG_or_inH_to_natinGH : \forall G,H,n.
+                      (in_list nat n G) \lor (in_list nat n H) \to
+                      (in_list nat n (H @ G)).
+intros.elim H1
+  [elim H
+     [simplify;assumption
+     |simplify;apply in_Skip;assumption]
+  |generalize in match H2;elim H2
+     [simplify;apply in_Base
+     |lapply (H4 H3);simplify;apply in_Skip;assumption]]
+qed.
+
+lemma natinfv_boundinenv : \forall x,G.(in_list ? x (fv_env G)) \to
+                              \exists B,T.(in_list ? (mk_bound B x T) G).
+intros 2;elim G 0
+  [simplify;intro;lapply (in_list_nil ? ? H);elim Hletin
+  |intros 3;elim t;simplify in H1;inversion H1
+     [intros;rewrite < H2;simplify;apply ex_intro
+        [apply b
+        |apply ex_intro
+           [apply t1
+           |lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite > H2;rewrite < Hletin;
+            apply in_Base]]
+     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite < Hletin in H2;
+      rewrite < H4 in H2;lapply (H H2);elim Hletin1;elim H6;apply ex_intro
+        [apply a2
+        |apply ex_intro
+           [apply a3
+           |apply in_Skip;rewrite < H4;assumption]]]]
 qed.
 
-lemma swap_Typ_not_free : \forall u,v,T.\lnot (in_list ? u (fv_type T)) \to
-                      \lnot (in_list ? v (fv_type T)) \to (swap_Typ u v T) = T.
-intros 3;elim T 0
-  [intros;simplify;reflexivity
-  |simplify;intros;cut (n \neq u \land n \neq v)
-     [elim Hcut;rewrite > (swap_other ? ? ? H2 H3);reflexivity
-     |split
-        [unfold;intro;apply H;rewrite > H2;apply in_Base
-        |unfold;intro;apply H1;rewrite > H2;apply in_Base]]
-  |simplify;intros;reflexivity
-  |simplify;intros;cut ((\lnot (in_list ? u (fv_type t)) \land
-                         \lnot (in_list ? u (fv_type t1))) \land
-                        (\lnot (in_list ? v (fv_type t)) \land
-                         \lnot (in_list ? v (fv_type t1))))
-     [elim Hcut;elim H4;elim H5;clear Hcut H4 H5;rewrite > (H H6 H8);
-      rewrite > (H1 H7 H9);reflexivity
-     |split
-        [split;unfold;intro;apply H2;apply natinG_or_inH_to_natinGH;auto
-        |split;unfold;intro;apply H3;apply natinG_or_inH_to_natinGH;auto]]
-  |simplify;intros;cut ((\lnot (in_list ? u (fv_type t)) \land
-                         \lnot (in_list ? u (fv_type t1))) \land
-                        (\lnot (in_list ? v (fv_type t)) \land
-                         \lnot (in_list ? v (fv_type t1))))
-     [elim Hcut;elim H4;elim H5;clear Hcut H4 H5;rewrite > (H H6 H8);
-      rewrite > (H1 H7 H9);reflexivity
-     |split
-        [split;unfold;intro;apply H2;apply natinG_or_inH_to_natinGH;auto
-        |split;unfold;intro;apply H3;apply natinG_or_inH_to_natinGH;auto]]]
+theorem varinT_varinT_subst : \forall X,Y,T.
+        (in_list ? X (fv_type T)) \to \forall n.
+        (in_list ? X (fv_type (subst_type_nat T (TFree Y) n))).
+intros 3;elim T
+  [simplify in H;elim (in_list_nil ? ? H)
+  |simplify in H;simplify;assumption
+  |simplify in H;elim (in_list_nil ? ? H)
+  |simplify in H2;simplify;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2);
+   apply natinG_or_inH_to_natinGH;
+     [left;apply (H1 H3)
+     |right;apply (H H3)]
+  |simplify in H2;simplify;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2);
+   apply natinG_or_inH_to_natinGH;
+     [left;apply (H1 H3);
+     |right;apply (H H3)]]
 qed.
-        
-lemma subst_type_nat_swap : \forall u,v,T,X,m.
-         (swap_Typ u v (subst_type_nat T (TFree X) m)) =
-         (subst_type_nat (swap_Typ u v T) (TFree (swap u v X)) m).
-intros 4;elim T
-  [simplify;elim (eqb_case n m);rewrite > H;simplify;reflexivity
-  |simplify;reflexivity
-  |simplify;reflexivity
-  |simplify;rewrite > H;rewrite > H1;reflexivity
-  |simplify;rewrite > H;rewrite > H1;reflexivity]
+
+lemma incl_bound_fv : \forall l1,l2.(incl ? l1 l2) \to 
+                         (incl ? (fv_env l1) (fv_env l2)).
+intros.unfold in H.unfold.intros.apply boundinenv_natinfv.
+lapply (natinfv_boundinenv ? ? H1).elim Hletin.elim H2.apply ex_intro
+  [apply a
+  |apply ex_intro
+     [apply a1
+     |apply (H ? H3)]]
 qed.
 
-lemma subst_type_O_swap : \forall u,v,T,X.
-         (swap_Typ u v (subst_type_O T (TFree X))) =
-         (subst_type_O (swap_Typ u v T) (TFree (swap u v X))).
-intros 4;rewrite > (subst_O_nat (swap_Typ u v T));rewrite > (subst_O_nat T);
-apply subst_type_nat_swap;
+lemma incl_nat_cons : \forall x,l1,l2.
+                  (incl nat l1 l2) \to (incl nat (x :: l1) (x :: l2)).
+intros.unfold in H.unfold.intros.inversion H1
+  [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite > Hletin;apply in_Base
+  |intros;apply in_Skip;apply H;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite > Hletin;
+   assumption]
 qed.
 
-lemma in_fv_type_swap : \forall u,v,x,T.((in_list ? x (fv_type T)) \to
-              (in_list ? (swap u v x) (fv_type (swap_Typ u v T)))) \land
-             ((in_list ? (swap u v x) (fv_type (swap_Typ u v T))) \to
-              (in_list ? x (fv_type T))).
-intros;split
-  [elim T 0
-     [simplify;intros;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |simplify;intros;cut (x = n)
-        [rewrite > Hcut;apply in_Base
-        |inversion H
-           [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H2);rewrite > Hletin;
-            reflexivity
-           |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H4);rewrite < Hletin in H1;
-            elim (in_list_nil ? ? H1)]]
-     |simplify;intro;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |simplify;intros;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-        [apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 H3)
-        |apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H H3)]
-     |simplify;intros;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-        [apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 H3)
-        |apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H H3)]]
-  |elim T 0
-     [simplify;intros;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |simplify;intros;cut ((swap u v x) = (swap u v n))
-        [lapply (swap_inj ? ? ? ? Hcut);rewrite > Hletin;apply in_Base
-        |inversion H
-           [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H2);rewrite > Hletin;
-            reflexivity
-           |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H4);rewrite < Hletin in H1;
-            elim (in_list_nil ? ? H1)]]
-     |simplify;intro;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |simplify;intros;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-        [apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 H3)
-        |apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H H3)]
-     |simplify;intros;elim (nat_in_list_case ? ? ? H2)
-        [apply natinG_or_inH_to_natinGH;left;apply (H1 H3)
-        |apply natinG_or_inH_to_natinGH;right;apply (H H3)]]]
+lemma WFT_env_incl : \forall G,T.(WFType G T) \to
+                     \forall H.(incl ? (fv_env G) (fv_env H)) \to (WFType H T).
+intros 3.elim H
+  [apply WFT_TFree;unfold in H3;apply (H3 ? H1)
+  |apply WFT_Top
+  |apply WFT_Arrow [apply (H2 ? H6)|apply (H4 ? H6)]
+  |apply WFT_Forall 
+     [apply (H2 ? H6)
+     |intros;apply H4
+        [unfold;intro;apply H7;apply(H6 ? H9)
+        |assumption
+        |simplify;apply (incl_nat_cons ? ? ? H6)]]]
 qed.
-        
-definition swap_bound : nat \to nat \to bound \to bound \def
-  \lambda u,v,b.match b with
-     [(mk_bound B X T) \Rightarrow (mk_bound B (swap u v X) (swap_Typ u v T))].
-
-definition swap_Env : nat \to nat \to Env \to Env \def
-  \lambda u,v,G.(map ? ? (\lambda b.(swap_bound u v b)) G). 
-
-lemma lookup_swap : \forall x,u,v,T,B,G.(in_list ? (mk_bound B x T) G) \to
-    (in_list ? (mk_bound B (swap u v x) (swap_Typ u v T)) (swap_Env u v G)).
-intros 6;elim G 0
-  [intros;elim (in_list_nil ? ? H)
-  |intro;elim s;simplify;inversion H1
-     [intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H3);rewrite < H2 in Hletin;
-      destruct Hletin;rewrite > Hcut;rewrite > Hcut1;rewrite > Hcut2;
-      apply in_Base
-     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite < Hletin in H2;
-      rewrite < H4 in H2;apply in_Skip;apply (H H2)]]
+
+lemma fv_env_extends : \forall H,x,B,C,T,U,G.
+                          (fv_env (H @ ((mk_bound B x T) :: G))) = 
+                          (fv_env (H @ ((mk_bound C x U) :: G))).
+intros;elim H
+  [simplify;reflexivity
+  |elim t;simplify;rewrite > H1;reflexivity]
+qed.
+
+lemma lookup_env_extends : \forall G,H,B,C,D,T,U,V,x,y.
+            (in_list ? (mk_bound D y V) (H @ ((mk_bound C x U) :: G))) \to
+            (y \neq x) \to
+            (in_list ? (mk_bound D y V) (H @ ((mk_bound B x T) :: G))).
+intros 10;elim H
+  [simplify in H1;(*FIXME*)generalize in match H1;intro;inversion H1
+     [intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H5);rewrite < H4 in Hletin;
+      destruct Hletin;absurd (y = x) [symmetry;assumption|assumption]
+     |intros;simplify;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H7);rewrite > Hletin;
+      apply in_Skip;assumption]
+  |(*FIXME*)generalize in match H2;intro;inversion H2
+     [intros;simplify in H6;lapply (inj_head ? ? ? ? H6);rewrite > Hletin;
+      simplify;apply in_Base
+     |simplify;intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H8);rewrite > Hletin in H1;
+      rewrite > H7 in H1;apply in_Skip;apply (H1 H5 H3)]]
 qed.
 
 lemma in_FV_subst : \forall x,T,U,n.(in_list ? x (fv_type T)) \to
@@ -804,37 +428,11 @@ intros 3;elim T
         [assumption|apply nil_cons]
      |intros;lapply (sym_eq ? ? ? H4);absurd (a1::l = [])
         [assumption|apply nil_cons]]
-  |simplify;simplify in H;assumption
-  |simplify in H;simplify;assumption
-  |simplify in H2;simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;
-   lapply (nat_in_list_case ? ? ? H2);elim Hletin
-     [left;apply (H1 ? H3)
-     |right;apply (H ? H3)]
-  |simplify in H2;simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;
+  |2,3:simplify;simplify in H;assumption
+  |*:simplify in H2;simplify;apply natinG_or_inH_to_natinGH;
    lapply (nat_in_list_case ? ? ? H2);elim Hletin
-     [left;apply (H1 ? H3)
-     |right;apply (H ? H3)]]
-qed.
-
-lemma in_dom_swap : \forall u,v,x,G.
-                       ((in_list ? x (fv_env G)) \to 
-                       (in_list ? (swap u v x) (fv_env (swap_Env u v G)))) \land
-                       ((in_list ? (swap u v x) (fv_env (swap_Env u v G))) \to
-                       (in_list ? x (fv_env G))).
-intros;split
-  [elim G 0
-     [simplify;intro;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |intro;elim s 0;simplify;intros;inversion H1
-        [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite > Hletin;apply in_Base
-        |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite < Hletin in H2;
-         rewrite > H4 in H;apply in_Skip;apply (H H2)]]
-  |elim G 0
-     [simplify;intro;elim (in_list_nil ? ? H)
-     |intro;elim s 0;simplify;intros;inversion H1
-        [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H3);rewrite < H2 in Hletin;
-         lapply (swap_inj ? ? ? ? Hletin);rewrite > Hletin1;apply in_Base
-        |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite < Hletin in H2;
-         rewrite > H4 in H;apply in_Skip;apply (H H2)]]]
+     [1,3:left;apply (H1 ? H3)
+     |*:right;apply (H ? H3)]]
 qed.
 
 (*** lemma on fresh names ***)
@@ -853,7 +451,7 @@ cut (\forall l:(list nat).\exists n.\forall m.
              [assumption|apply nil_cons]
           |intros;lapply (sym_eq ? ? ? H5);absurd (a1::l1 = [])
              [assumption|apply nil_cons]]]
-    |elim H;lapply (decidable_eq_nat a s);elim Hletin
+    |elim H;lapply (decidable_eq_nat a t);elim Hletin
        [apply ex_intro
           [apply (S a)
           |intros;unfold;intro;inversion H4
@@ -864,23 +462,23 @@ cut (\forall l:(list nat).\exists n.\forall m.
               rewrite < H7 in H5;
               apply (H1 m ? H5);lapply (le_S ? ? H3);
               apply (le_S_S_to_le ? ? Hletin2)]]
-       |cut ((leb a s) = true \lor (leb a s) = false)
+       |cut ((leb a t) = true \lor (leb a t) = false)
           [elim Hcut
              [apply ex_intro
-                [apply (S s)
+                [apply (S t)
                 |intros;unfold;intro;inversion H5
                    [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H7);rewrite > H6 in H4;
                     rewrite < Hletin1 in H4;apply (not_le_Sn_n ? H4)
                    |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H9);
                     rewrite < Hletin1 in H6;lapply (H1 a1)
                       [apply (Hletin2 H6)
-                      |lapply (leb_to_Prop a s);rewrite > H3 in Hletin2;
+                      |lapply (leb_to_Prop a t);rewrite > H3 in Hletin2;
                        simplify in Hletin2;rewrite < H8;
                        apply (trans_le ? ? ? Hletin2);
                        apply (trans_le ? ? ? ? H4);constructor 2;constructor 1]]]
              |apply ex_intro
                 [apply a
-                |intros;lapply (leb_to_Prop a s);rewrite > H3 in Hletin1;
+                |intros;lapply (leb_to_Prop a t);rewrite > H3 in Hletin1;
                  simplify in Hletin1;lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin1);
                  unfold in Hletin2;unfold;intro;inversion H5
                    [intros;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H7);
@@ -889,10 +487,10 @@ cut (\forall l:(list nat).\exists n.\forall m.
                    |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H9);
                     rewrite < Hletin3 in H6;rewrite < H8 in H6;
                     apply (H1 ? H4 H6)]]]
-          |elim (leb a s);auto]]]]
+          |elim (leb a t);autobatch]]]]
 qed.
 
-(*** lemmas on well-formedness ***)
+(*** lemmata on well-formedness ***)
 
 lemma fv_WFT : \forall T,x,G.(WFType G T) \to (in_list ? x (fv_type T)) \to
                   (in_list ? x (fv_env G)).
@@ -932,105 +530,14 @@ intros 4.elim H
      |apply (H2 H6)]]
 qed.
            
-lemma WFE_consG_to_WFT : \forall G.\forall b,X,T.
-                         (WFEnv ((mk_bound b X T)::G)) \to (WFType G T).
-intros.
-inversion H
-  [intro;reduce in H1;destruct H1
-  |intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H5);lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);
-   destruct Hletin;rewrite > Hletin1;rewrite > Hcut2;assumption]
-qed.
-         
-lemma WFE_consG_WFE_G : \forall G.\forall b.
-                         (WFEnv (b::G)) \to (WFEnv G).
-intros.
-inversion H
-  [intro;reduce in H1;destruct H1
-  |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H5);rewrite > Hletin;assumption]
-qed.
-
-lemma WFT_swap : \forall u,v,G,T.(WFType G T) \to
-                    (WFType (swap_Env u v G) (swap_Typ u v T)).
-intros.elim H
-  [simplify;apply WFT_TFree;lapply (natinfv_boundinenv ? ? H1);elim Hletin;
-   elim H2;apply boundinenv_natinfv;apply ex_intro
-     [apply a
-     |apply ex_intro 
-        [apply (swap_Typ u v a1)
-        |apply lookup_swap;assumption]]
-  |simplify;apply WFT_Top
-  |simplify;apply WFT_Arrow
-     [assumption|assumption]
-  |simplify;apply WFT_Forall
-     [assumption
-     |intros;rewrite < (swap_inv u v);
-      cut (\lnot (in_list ? (swap u v X) (fv_type t1)))
-        [cut (\lnot (in_list ? (swap u v X) (fv_env e)))
-           [generalize in match (H4 ? Hcut1 Hcut);simplify;
-            rewrite > subst_type_O_swap;intro;assumption
-           |lapply (in_dom_swap u v (swap u v X) e);elim Hletin;unfold;
-            intros;lapply (H7 H9);rewrite > (swap_inv u v) in Hletin1;
-            apply (H5 Hletin1)] 
-        |generalize in match (in_fv_type_swap u v (swap u v X) t1);intros;
-         elim H7;unfold;intro;lapply (H8 H10);
-         rewrite > (swap_inv u v) in Hletin;apply (H6 Hletin)]]]
-qed.
-
-lemma WFE_swap : \forall u,v,G.(WFEnv G) \to (WFEnv (swap_Env u v G)).
-intros 3.elim G 0
-  [intro;simplify;assumption
-  |intros 2;elim s;simplify;constructor 2
-     [apply H;apply (WFE_consG_WFE_G ? ? H1)
-     |unfold;intro;lapply (in_dom_swap u v n l);elim Hletin;lapply (H4 H2);
-      (* FIXME trick *)generalize in match H1;intro;inversion H1
-        [intros;absurd ((mk_bound b n t)::l = [])
-           [assumption|apply nil_cons]
-        |intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H10);lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H10);
-         destruct Hletin2;rewrite < Hcut1 in H8;rewrite < Hletin3 in H8;
-         apply (H8 Hletin1)]
-     |apply (WFT_swap u v l t);inversion H1
-        [intro;absurd ((mk_bound b n t)::l = [])
-           [assumption|apply nil_cons]
-        |intros;lapply (inj_head ? ? ? ? H6);lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H6);
-         destruct Hletin;rewrite > Hletin1;rewrite > Hcut2;assumption]]]
-qed.
-
 (*** some exotic inductions and related lemmas ***) 
 
-(* TODO : relocate the following 3 lemmas *)
-
-lemma max_case : \forall m,n.(max m n) = match (leb m n) with
-      [ false \Rightarrow n
-      | true \Rightarrow m ].
-intros;elim m;simplify;reflexivity;
-qed.
-
 lemma not_t_len_lt_SO : \forall T.\lnot (t_len T) < (S O).
 intros;elim T
-  [simplify;unfold;intro;unfold in H;elim (not_le_Sn_n ? H)
-  |simplify;unfold;intro;unfold in H;elim (not_le_Sn_n ? H)
-  |simplify;unfold;intro;unfold in H;elim (not_le_Sn_n ? H)
-  |simplify;unfold;rewrite > max_case;elim (leb (t_len t) (t_len t1))
-     [simplify in H2;apply H1;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1
-     |simplify in H2;apply H;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1]
-  |simplify;unfold;rewrite > max_case;elim (leb (t_len t) (t_len t1))
-     [simplify in H2;apply H1;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1
-     |simplify in H2;apply H;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1]]
-qed.
-
-lemma t_len_gt_O : \forall T.(t_len T) > O.
-intro;elim T
-  [simplify;unfold;unfold;constructor 1
-  |simplify;unfold;unfold;constructor 1
-  |simplify;unfold;unfold;constructor 1
-  |simplify;lapply (max_case (t_len t) (t_len t1));rewrite > Hletin;
-   elim (leb (t_len t) (t_len t1))
-     [simplify;unfold;unfold;constructor 2;unfold in H1;unfold in H1;assumption
-     |simplify;unfold;unfold;constructor 2;unfold in H;unfold in H;assumption]
-  |simplify;lapply (max_case (t_len t) (t_len t1));rewrite > Hletin;
-   elim (leb (t_len t) (t_len t1))
-     [simplify;unfold;unfold;constructor 2;unfold in H1;unfold in H1;assumption
-     |simplify;unfold;unfold;constructor 2;unfold in H;unfold in H;assumption]]
+  [1,2,3:simplify;unfold;intro;unfold in H;elim (not_le_Sn_n ? H)
+  |*:simplify;unfold;rewrite > max_case;elim (leb (t_len t) (t_len t1))
+     [1,3:simplify in H2;apply H1;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1
+     |*:simplify in H2;apply H;apply (trans_lt ? ? ? ? H2);unfold;constructor 1]]
 qed.
 
 lemma Typ_len_ind : \forall P:Typ \to Prop.
@@ -1044,15 +551,10 @@ cut (\forall P:Typ \to Prop.
   [intros;apply (Hcut ? H ? (t_len T));reflexivity
   |intros 4;generalize in match T;apply (nat_elim1 n);intros;
    generalize in match H2;elim t 
-     [apply H;intros;simplify in H4;elim (not_t_len_lt_SO ? H4)
-     |apply H;intros;simplify in H4;elim (not_t_len_lt_SO ? H4)
-     |apply H;intros;simplify in H4;elim (not_t_len_lt_SO ? H4)
-     |apply H;intros;apply (H1 (t_len V))
-        [rewrite > H5;assumption
-        |reflexivity]
-     |apply H;intros;apply (H1 (t_len V))
-        [rewrite > H5;assumption
-        |reflexivity]]]
+     [1,2,3:apply H;intros;simplify in H4;elim (not_t_len_lt_SO ? H4)
+     |*:apply H;intros;apply (H1 (t_len V))
+        [1,3:rewrite > H5;assumption
+        |*:reflexivity]]]
 qed.
 
 lemma t_len_arrow1 : \forall T1,T2.(t_len T1) < (t_len (Arrow T1 T2)).
@@ -1067,7 +569,7 @@ cut ((max (t_len T1) (t_len T2)) = match (leb (t_len T1) (t_len T2)) with
         [rewrite > H;rewrite > H in Hletin;simplify;constructor 1
         |rewrite > H;rewrite > H in Hletin;simplify;simplify in Hletin;
          unfold;apply le_S_S;assumption]
-     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));auto]
+     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));autobatch]
   |elim T1;simplify;reflexivity]
 qed.
 
@@ -1084,7 +586,7 @@ cut ((max (t_len T1) (t_len T2)) = match (leb (t_len T1) (t_len T2)) with
          lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin);unfold in Hletin1;unfold;
          constructor 2;assumption
         |rewrite > H;simplify;unfold;constructor 1]
-     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));auto]
+     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));autobatch]
   |elim T1;simplify;reflexivity]
 qed.
 
@@ -1100,7 +602,7 @@ cut ((max (t_len T1) (t_len T2)) = match (leb (t_len T1) (t_len T2)) with
         [rewrite > H;rewrite > H in Hletin;simplify;constructor 1
         |rewrite > H;rewrite > H in Hletin;simplify;simplify in Hletin;
          unfold;apply le_S_S;assumption]
-     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));auto]
+     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));autobatch]
   |elim T1;simplify;reflexivity]
 qed.
 
@@ -1117,65 +619,22 @@ cut ((max (t_len T1) (t_len T2)) = match (leb (t_len T1) (t_len T2)) with
          lapply (not_le_to_lt ? ? Hletin);unfold in Hletin1;unfold;
          constructor 2;assumption
         |rewrite > H;simplify;unfold;constructor 1]
-     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));auto]
+     |elim (leb (t_len T1) (t_len T2));autobatch]
   |elim T1;simplify;reflexivity]
 qed.
 
 lemma eq_t_len_TFree_subst : \forall T,n,X.(t_len T) = 
                                          (t_len (subst_type_nat T (TFree X) n)).
 intro.elim T
-  [simplify;elim (eqb n n1)
-     [simplify;reflexivity
-     |simplify;reflexivity]
-  |simplify;reflexivity
-  |simplify;reflexivity
+  [simplify;elim (eqb n n1);simplify;reflexivity
+  |2,3:simplify;reflexivity
   |simplify;lapply (H n X);lapply (H1 n X);rewrite < Hletin;rewrite < Hletin1;
    reflexivity
   |simplify;lapply (H n X);lapply (H1 (S n) X);rewrite < Hletin;
    rewrite < Hletin1;reflexivity]
 qed.
 
-lemma swap_env_not_free : \forall u,v,G.(WFEnv G) \to 
-                                        \lnot (in_list ? u (fv_env G)) \to
-                                        \lnot (in_list ? v (fv_env G)) \to
-                                        (swap_Env u v G) = G.
-intros 3.elim G 0
-  [simplify;intros;reflexivity
-  |intros 2;elim s 0;simplify;intros;lapply (notin_cons ? ? ? ? H2);
-   lapply (notin_cons ? ? ? ? H3);elim Hletin;elim Hletin1;
-   lapply (swap_other ? ? ? H4 H6);lapply (WFE_consG_to_WFT ? ? ? ? H1);
-   cut (\lnot (in_list ? u (fv_type t)))
-     [cut (\lnot (in_list ? v (fv_type t)))
-        [lapply (swap_Typ_not_free ? ? ? Hcut Hcut1);
-         lapply (WFE_consG_WFE_G ? ? H1);
-         lapply (H Hletin5 H5 H7);
-         rewrite > Hletin2;rewrite > Hletin4;rewrite > Hletin6;reflexivity
-        |unfold;intro;apply H7;
-         apply (fv_WFT ? ? ? Hletin3 H8)] 
-     |unfold;intro;apply H5;apply (fv_WFT ? ? ? Hletin3 H8)]]
-qed.
-
-(*** alternative "constructor" for universal types' well-formedness ***)
-
-lemma WFT_Forall2 : \forall G,X,T,T1,T2.
-                       (WFEnv G) \to
-                       (WFType G T1) \to
-                       \lnot (in_list ? X (fv_type T2)) \to
-                       \lnot (in_list ? X (fv_env G)) \to
-                       (WFType ((mk_bound true X T)::G) 
-                          (subst_type_O T2 (TFree X))) \to
-                    (WFType G (Forall T1 T2)).
-intros.apply WFT_Forall
-  [assumption
-  |intros;generalize in match (WFT_swap X X1 ? ? H4);simplify;
-   rewrite > swap_left;
-   rewrite > (swap_env_not_free X X1 G H H3 H5);
-   rewrite > subst_type_O_swap;rewrite > swap_left;
-   rewrite > (swap_Typ_not_free ? ? T2 H2 H6);
-   intro;apply (WFT_env_incl ? ? H7);unfold;simplify;intros;assumption]
-qed.
-
-(*** lemmas relating subtyping and well-formedness ***)
+(*** lemmata relating subtyping and well-formedness ***)
 
 lemma JS_to_WFE : \forall G,T,U.(JSubtype G T U) \to (WFEnv G).
 intros;elim H;assumption.
@@ -1192,22 +651,10 @@ intros;elim H
      |elim H3;assumption]
   |elim H2;elim H4;split;apply WFT_Arrow;assumption
   |elim H2;split
-     [lapply (fresh_name ((fv_env e) @ (fv_type t1)));
-      elim Hletin;cut ((\lnot (in_list ? a (fv_env e))) \land
-                       (\lnot (in_list ? a (fv_type t1))))
-        [elim Hcut;apply (WFT_Forall2 ? a t2 ? ? (JS_to_WFE ? ? ? H1) H6 H9 H8);
-         lapply (H4 ? H8);elim Hletin1;assumption
-        |split;unfold;intro;apply H7;apply natinG_or_inH_to_natinGH
-           [right;assumption
-           |left;assumption]]
-     |lapply (fresh_name ((fv_env e) @ (fv_type t3)));
-      elim Hletin;cut ((\lnot (in_list ? a (fv_env e))) \land
-                       (\lnot (in_list ? a (fv_type t3))))
-        [elim Hcut;apply (WFT_Forall2 ? a t2 ? ? (JS_to_WFE ? ? ? H1) H5 H9 H8);
-         lapply (H4 ? H8);elim Hletin1;assumption
-        |split;unfold;intro;apply H7;apply natinG_or_inH_to_natinGH
-           [right;assumption
-           |left;assumption]]]]
+     [apply (WFT_Forall ? ? ? H6);intros;elim (H4 X H7);
+      apply (WFT_env_incl ? ? H9);simplify;unfold;intros;assumption
+     |apply (WFT_Forall ? ? ? H5);intros;elim (H4 X H7);
+      apply (WFT_env_incl ? ? H10);simplify;unfold;intros;assumption]]
 qed.
 
 lemma JS_to_WFT1 : \forall G,T,U.(JSubtype G T U) \to (WFType G T).
@@ -1218,109 +665,57 @@ lemma JS_to_WFT2 : \forall G,T,U.(JSubtype G T U) \to (WFType G U).
 intros;lapply (JS_to_WFT ? ? ? H);elim Hletin;assumption.
 qed.
 
-(*** lemma relating subtyping and swaps ***)
-
-lemma JS_swap : \forall u,v,G,T,U.(JSubtype G T U) \to
-                   (JSubtype (swap_Env u v G) (swap_Typ u v T) (swap_Typ u v U)).
-intros 6.elim H
-  [simplify;apply SA_Top
-     [apply WFE_swap;assumption
-     |apply WFT_swap;assumption]
-  |simplify;apply SA_Refl_TVar
-     [apply WFE_swap;assumption
-     |unfold in H2;unfold;lapply (in_dom_swap u v n e);elim Hletin;
-      apply (H3 H2)]
-  |simplify;apply SA_Trans_TVar
-     [apply (swap_Typ u v t1)
-     |apply lookup_swap;assumption
-     |assumption]
-  |simplify;apply SA_Arrow;assumption
-  |simplify;apply SA_All
-     [assumption
-     |intros;lapply (H4 (swap u v X))
-        [simplify in Hletin;rewrite > subst_type_O_swap in Hletin;
-         rewrite > subst_type_O_swap in Hletin;rewrite > swap_inv in Hletin;
-         assumption
-        |unfold;intro;apply H5;unfold;
-         lapply (in_dom_swap u v (swap u v X) e);
-         elim Hletin;rewrite > swap_inv in H7;apply H7;assumption]]]
-qed.
-
-lemma fresh_WFT : \forall x,G,T.(WFType G T) \to \lnot (in_list ? x (fv_env G))
-                     \to \lnot (in_list ? x (fv_type T)).
-intros;unfold;intro;apply H1;apply (fv_WFT ? ? ? H H2);
-qed.
-
-lemma fresh_subst_type_O : \forall x,T1,B,G,T,y.
-                  (WFType ((mk_bound B x T1)::G) (subst_type_O T (TFree x))) \to
-                  \lnot (in_list ? y (fv_env G)) \to (x \neq y) \to
-                  \lnot (in_list ? y (fv_type T)).
-intros;unfold;intro;
-cut (in_list ? y (fv_env ((mk_bound B x T1) :: G)))
-  [simplify in Hcut;inversion Hcut
-     [intros;apply H2;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H5);rewrite < H4 in Hletin;
-      assumption
-     |intros;apply H1;rewrite > H6;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H7);
-      rewrite > Hletin;assumption]
-  |apply (fv_WFT (subst_type_O T (TFree x)) ? ? H);
-   apply fv_subst_type_O;assumption]
-qed.
-
-(*** alternative "constructor" for subtyping between universal types ***)
-
-lemma SA_All2 : \forall G,S1,S2,T1,T2,X.(JSubtype G T1 S1) \to
-                   \lnot (in_list ? X (fv_env G)) \to
-                   \lnot (in_list ? X (fv_type S2)) \to
-                   \lnot (in_list ? X (fv_type T2)) \to
-                   (JSubtype ((mk_bound true X T1) :: G)
-                      (subst_type_O S2 (TFree X))
-                      (subst_type_O T2 (TFree X))) \to
-                   (JSubtype G (Forall S1 S2) (Forall T1 T2)).
-intros;apply (SA_All ? ? ? ? ? H);intros;
-lapply (decidable_eq_nat X X1);elim Hletin
-  [rewrite < H6;assumption
-  |elim (JS_to_WFT ? ? ? H);elim (JS_to_WFT ? ? ? H4);
-   cut (\lnot (in_list ? X1 (fv_type S2)))
-     [cut (\lnot (in_list ? X1 (fv_type T2)))
-        [cut (((mk_bound true X1 T1)::G) =
-              (swap_Env X X1 ((mk_bound true X T1)::G)))
-           [rewrite > Hcut2;
-            cut (((subst_type_O S2 (TFree X1)) =
-                   (swap_Typ X X1 (subst_type_O S2 (TFree X)))) \land
-                 ((subst_type_O T2 (TFree X1)) =
-                   (swap_Typ X X1 (subst_type_O T2 (TFree X)))))
-              [elim Hcut3;rewrite > H11;rewrite > H12;apply JS_swap;
-               assumption
-              |split
-                 [rewrite > (subst_type_O_swap X X1 S2 X);
-                  rewrite > (swap_Typ_not_free X X1 S2 H2 Hcut); 
-                  rewrite > swap_left;reflexivity
-                 |rewrite > (subst_type_O_swap X X1 T2 X);
-                  rewrite > (swap_Typ_not_free X X1 T2 H3 Hcut1); 
-                  rewrite > swap_left;reflexivity]]
-           |simplify;lapply (JS_to_WFE ? ? ? H);
-            rewrite > (swap_env_not_free X X1 G Hletin1 H1 H5);
-            cut ((\lnot (in_list ? X (fv_type T1))) \land
-                 (\lnot (in_list ? X1 (fv_type T1))))
-              [elim Hcut2;rewrite > (swap_Typ_not_free X X1 T1 H11 H12);
-               rewrite > swap_left;reflexivity
-              |split
-                 [unfold;intro;apply H1;apply (fv_WFT T1 X G H7 H11)
-                 |unfold;intro;apply H5;apply (fv_WFT T1 X1 G H7 H11)]]]
-        |unfold;intro;apply H5;lapply (fv_WFT ? X1 ? H10)
-           [inversion Hletin1
-              [intros;simplify in H13;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H13);
-               rewrite < H12 in Hletin2;lapply (H6 Hletin2);elim Hletin3
-              |intros;simplify in H15;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H15);
-               rewrite < Hletin2 in H12;rewrite < H14 in H12;lapply (H5 H12);
-               elim Hletin3]
-           |rewrite > subst_O_nat;apply in_FV_subst;assumption]]
-     |unfold;intro;apply H5;lapply (fv_WFT ? X1 ? H9)
-        [inversion Hletin1
-           [intros;simplify in H13;lapply (inj_head_nat ? ? ? ? H13);
-            rewrite < H12 in Hletin2;lapply (H6 Hletin2);elim Hletin3
-           |intros;simplify in H15;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H15);
-            rewrite < Hletin2 in H12;rewrite < H14 in H12;lapply (H5 H12);
-            elim Hletin3]
-        |rewrite > subst_O_nat;apply in_FV_subst;assumption]]]
-qed.
+lemma WFE_Typ_subst : \forall H,x,B,C,T,U,G.
+                      (WFEnv (H @ ((mk_bound B x T) :: G))) \to (WFType G U) \to
+                      (WFEnv (H @ ((mk_bound C x U) :: G))).
+intros 7;elim H 0
+  [simplify;intros;(*FIXME*)generalize in match H1;intro;inversion H1
+     [intros;lapply (nil_cons ? G (mk_bound B x T));lapply (Hletin H4);
+      elim Hletin1
+     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H8);lapply (inj_head ? ? ? ? H8);
+      destruct Hletin1;rewrite < Hletin in H6;rewrite < Hletin in H4;
+      rewrite < Hcut1 in H6;apply (WFE_cons ? ? ? ? H4 H6 H2)]
+  |intros;simplify;generalize in match H2;elim t;simplify in H4;
+   inversion H4
+     [intros;absurd (mk_bound b n t1::l@(mk_bound B x T::G)=Empty)
+        [assumption
+        |apply nil_cons]
+     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H9);lapply (inj_head ? ? ? ? H9);
+      destruct Hletin1;apply WFE_cons
+        [apply H1
+           [rewrite > Hletin;assumption
+           |assumption]
+        |rewrite > Hcut1;generalize in match H7;rewrite < Hletin;
+         rewrite > (fv_env_extends ? x B C T U);intro;assumption
+        |rewrite < Hletin in H8;rewrite > Hcut2;
+         apply (WFT_env_incl ? ? H8);rewrite > (fv_env_extends ? x B C T U);
+         unfold;intros;assumption]]]
+qed.
+
+lemma WFE_bound_bound : \forall B,x,T,U,G. (WFEnv G) \to
+                                  (in_list ? (mk_bound B x T) G) \to
+                                  (in_list ? (mk_bound B x U) G) \to T = U.
+intros 6;elim H
+  [lapply (in_list_nil ? ? H1);elim Hletin
+  |inversion H6
+     [intros;rewrite < H7 in H8;lapply (inj_head ? ? ? ? H8);
+      rewrite > Hletin in H5;inversion H5
+        [intros;rewrite < H9 in H10;lapply (inj_head ? ? ? ? H10);
+         destruct Hletin1;symmetry;assumption
+        |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H12);rewrite < Hletin1 in H9;
+         rewrite < H11 in H9;lapply (boundinenv_natinfv x e)
+           [destruct Hletin;rewrite < Hcut1 in Hletin2;lapply (H3 Hletin2);
+            elim Hletin3
+           |apply ex_intro
+              [apply B|apply ex_intro [apply T|assumption]]]]
+     |intros;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H10);rewrite < H9 in H7;
+      rewrite < Hletin in H7;(*FIXME*)generalize in match H5;intro;inversion H5
+        [intros;rewrite < H12 in H13;lapply (inj_head ? ? ? ? H13);
+         destruct Hletin1;rewrite < Hcut1 in H7;
+         lapply (boundinenv_natinfv n e)
+           [lapply (H3 Hletin2);elim Hletin3
+           |apply ex_intro
+              [apply B|apply ex_intro [apply U|assumption]]]
+        |intros;apply (H2 ? H7);rewrite > H14;lapply (inj_tail ? ? ? ? ? H15);
+         rewrite > Hletin1;assumption]]]
+qed.
\ No newline at end of file