]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/matita/library/nat/bertrand.ma
Reorganization of list library (step 1)
[helm.git] / helm / software / matita / library / nat / bertrand.ma
index 628a91f10e09101560ab1c536771b2830e63c2a5..d1ad9e12e923e29edec3a166fac4f9e528c55404 100644 (file)
@@ -15,7 +15,8 @@
 include "nat/sqrt.ma".
 include "nat/chebyshev_teta.ma".
 include "nat/chebyshev.ma".
-include "list/list.ma".
+include "list/in.ma".
+include "list/sort.ma".
 include "nat/o.ma".
 
 let rec list_divides l n \def
@@ -32,18 +33,6 @@ definition lprim : nat \to list nat \def
        | false => aux m1 (n-m1::acc)]]
   in aux (pred n) [].
   
-let rec filter A l p on l \def
-    match l with
-    [ nil => nil A
-    | cons (a:A) (tl:list A) => match (p a) with
-      [ true => a::(filter A tl p)
-      | false => filter A tl p ]].      
-
-let rec length A (l:list A) on l \def
-  match l with
-  [ nil => O
-  | cons (a:A) (tl:list A) => S (length A tl) ].
-
 let rec list_n_aux n k \def
     match n with
     [ O => nil nat
@@ -62,76 +51,6 @@ let rec sieve_aux l1 l2 t on t \def
 definition sieve : nat \to list nat \def
   \lambda m.sieve_aux [] (list_n m) m.
 
-definition ord_list \def
-   \lambda l.
-   \forall a,b,l1,l2.l = l1@(a::b::l2) \to b \leq a.
-   
-definition in_list \def
-   \lambda A.\lambda a:A.\lambda l:list A.
-   \exists l1,l2.l = l1@(a::l2).
-
-lemma in_list_filter_to_p_true : \forall l,x,p.
-in_list nat x (filter nat l p) \to p x = true.
-intros;elim H;elim H1;clear H H1;generalize in match H2;generalize in match a;elim l 0
-  [simplify;intro;elim l1
-     [simplify in H;destruct H
-     |simplify in H1;destruct H1]
-  |intros;simplify in H1;apply (bool_elim ? (p t));intro;
-   rewrite > H3 in H1;simplify in H1
-     [generalize in match H1;elim l2
-        [simplify in H4;destruct H4;assumption
-        |simplify in H5;destruct H5;apply (H l3);assumption]
-     |apply (H l2);assumption]]
-qed.
-
-lemma in_list_cons : \forall l,x,y.in_list nat x l \to in_list nat x (y::l).
-intros;unfold in H;unfold;elim H;elim H1;apply (ex_intro ? ? (y::a));
-apply (ex_intro ? ? a1);simplify;rewrite < H2;reflexivity.
-qed.
-
-lemma in_list_tail : \forall l,x,y.in_list nat x (y::l) \to x \neq y \to in_list nat x l.
-intros;elim H;elim H2;generalize in match H3;elim a
-  [simplify in H4;destruct H4;elim H1;reflexivity
-  |simplify in H5;destruct H5;apply (ex_intro ? ? l1);apply (ex_intro ? ? a1);
-   reflexivity]
-qed.
-  
-lemma in_list_filter : \forall l,p,x.in_list nat x (filter nat l p) \to in_list nat x l.
-intros;elim H;elim H1;generalize in match H2;generalize in match a;elim l 0
-  [simplify;intro;elim l1
-     [simplify in H3;destruct H3
-     |simplify in H4;destruct H4]
-  |intros;simplify in H4;apply (bool_elim ? (p t));intro
-     [rewrite > H5 in H4;simplify in H4;generalize in match H4;elim l2
-        [simplify in H6;destruct H6;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? l1);
-         simplify;reflexivity
-        |simplify in H7;destruct H7;apply in_list_cons;apply (H3 ? Hcut1);]
-     |rewrite > H5 in H4;simplify in H4;apply in_list_cons;apply (H3 ? H4);]]
-qed.
-
-lemma in_list_filter_r : \forall l,p,x.in_list nat x l \to p x = true \to in_list nat x (filter nat l p).
-intros;elim H;elim H2;rewrite > H3;elim a
-  [simplify;rewrite > H1;simplify;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? (filter nat a1 p));
-   reflexivity
-  |simplify;elim (p t);simplify
-     [apply in_list_cons;assumption
-     |assumption]]
-qed.
-   
-lemma in_list_head : \forall x,l.in_list nat x (x::l).
-intros;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? l);reflexivity;
-qed.
-
-lemma in_list_cons_case : \forall A,x,a,l.in_list A x (a::l) \to
-                          x = a \lor in_list A x l.
-intros;elim H;elim H1;clear H H1;generalize in match H2;elim a1
-  [simplify in H;destruct H;left;reflexivity
-  |simplify in H1;destruct H1;right;
-   apply (ex_intro ? ? l1);
-   apply (ex_intro ? ? a2);
-   reflexivity]
-qed.
-                          
 lemma divides_to_prime_divides : \forall n,m.1 < m \to m < n \to m \divides n \to
  \exists p.p \leq m \land prime p \land p \divides n.
 intros;apply (ex_intro ? ? (nth_prime (max_prime_factor m)));split
@@ -144,42 +63,8 @@ intros;apply (ex_intro ? ? (nth_prime (max_prime_factor m)));split
    assumption]
 qed.
 
-
-lemma le_length_filter : \forall A,l,p.length A (filter A l p) \leq length A l.
-intros;elim l
-  [simplify;apply le_n
-  |simplify;apply (bool_elim ? (p t));intro
-     [simplify;apply le_S_S;assumption
-     |simplify;apply le_S;assumption]]
-qed.
-
-inductive sorted (P:nat \to nat \to Prop): list nat \to Prop \def
-| sort_nil : sorted P []
-| sort_cons : \forall x,l.sorted P l \to (\forall y.in_list ? y l \to P x y)
-              \to sorted P (x::l).
-              
-definition sorted_lt : list nat \to Prop \def \lambda l.sorted lt l.
-
-definition sorted_gt : list nat \to Prop \def \lambda l.sorted gt l.
-              
-lemma sorted_cons_to_sorted : \forall P,x,l.sorted P (x::l) \to sorted P l.
-intros;inversion H;intros
-  [destruct H1
-  |destruct H4;assumption]
-qed.
-
-lemma sorted_to_minimum : \forall P,x,l.sorted P (x::l) \to 
-                          \forall y.in_list ? y l \to P x y.
-intros;inversion H;intros;
-  [destruct H2
-  |destruct H5;apply H4;assumption]
-qed.
-
-lemma not_in_list_nil : \forall A,a.\lnot in_list A a [].
-intros;intro;elim H;elim H1;generalize in match H2;elim a1
-  [simplify in H3;destruct H3
-  |simplify in H4;destruct H4]
-qed.
+definition sorted_lt \def sorted ? lt.
+definition sorted_gt \def sorted ? gt.
 
 lemma sieve_prime : \forall t,k,l2,l1.
   (\forall p.(in_list ? p l1 \to prime p \land p \leq k \land \forall x.in_list ? x l2 \to p < x) \land
@@ -235,7 +120,7 @@ intro.elim t 0
                                    |apply (trans_le ? ? ? H11);
                                     elim (in_list_cons_case ? ? ? ? H19)
                                       [rewrite > H20;apply le_n
-                                      |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);assumption]]]
+                                      |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);assumption]]]
                              |apply in_list_head]
                           |elim (H3 t1);elim H11
                              [elim H13;apply lt_to_le;assumption
@@ -253,7 +138,7 @@ intro.elim t 0
                        |rewrite < H10;elim (H3 t1);elim H11
                           [elim H13;apply lt_to_le;assumption
                           |apply in_list_head]]
-                    |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);apply (in_list_filter ? ? ? H9)]]
+                    |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);apply (in_list_filter ? ? ? H9)]]
                  |elim (H2 p);elim (H9 H8);split
                     [assumption
                     |intros;apply H12;apply in_list_cons;apply (in_list_filter ? ? ? H13)]]
@@ -294,7 +179,7 @@ intro.elim t 0
                           |apply in_list_head]]]
                  |elim (in_list_cons_case ? ? ? ? H13)
                     [rewrite > H14;apply le_n
-                    |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);assumption]]]]
+                    |apply lt_to_le;apply (sorted_to_minimum ? ? ? H6);assumption]]]]
          |elim (H3 x);split;intros;
             [split 
                [elim H7
@@ -332,41 +217,28 @@ intro.elim t 0
             [assumption
             |intros;unfold;elim (H2 y);elim (H8 H7);
              apply H11;apply in_list_head]
-         |generalize in match (sorted_cons_to_sorted ? ? ? H6);elim l
+         |generalize in match (sorted_cons_to_sorted ? ? ? H6);elim l
             [simplify;assumption
             |simplify;elim (notb (divides_b t1 t2));simplify
-               [lapply (sorted_cons_to_sorted ? ? ? H8);lapply (H7 Hletin);
-                apply (sort_cons ? ? ? Hletin1);intros;
-                apply (sorted_to_minimum ? ? ? H8);apply (in_list_filter ? ? ? H9);
-               |apply H7;apply (sorted_cons_to_sorted ? ? ? H8)]]]]]
-qed.
-
-lemma in_list_singleton_to_eq : \forall A,x,y.in_list A x [y] \to x = y.
-intros;elim H;elim H1;generalize in match H2;elim a
-  [simplify in H3;destruct H3;reflexivity
-  |simplify in H4;destruct H4;generalize in match Hcut1;elim l
-     [simplify in H4;destruct H4
-     |simplify in H5;destruct H5]]
+               [lapply (sorted_cons_to_sorted ? ? ? ? H8);lapply (H7 Hletin);
+                apply (sort_cons ? ? ? ? Hletin1);intros;
+                apply (sorted_to_minimum ? ? ? ? H8);apply (in_list_filter ? ? ? H9);
+               |apply H7;apply (sorted_cons_to_sorted ? ? ? ? H8)]]]]]
 qed.
 
 lemma le_list_n_aux_k_k : \forall n,m,k.in_list ? n (list_n_aux m k) \to
                           k \leq n.
 intros 2;elim m
   [simplify in H;elim (not_in_list_nil ? ? H)
-  |simplify in H1;elim H1;elim H2;generalize in match H3;elim a
-     [simplify in H4;destruct H4;apply le_n
-     |simplify in H5;destruct H5;apply lt_to_le;apply (H (S k));
-      apply (ex_intro ? ? l);apply (ex_intro ? ? a1);assumption]]
+  |simplify in H1;elim (in_list_cons_case ? ? ? ? H1)
+     [rewrite > H2;apply le_n
+     |apply lt_to_le;apply H;assumption]]
 qed.
 
 lemma in_list_SSO_list_n : \forall n.2 \leq n \to in_list ? 2 (list_n n).
-intros;elim H
-  [simplify;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? []);
-   simplify;reflexivity
-  |generalize in match H2;elim H1
-     [simplify;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? [3]);simplify;reflexivity
-     |simplify;apply (ex_intro ? ? []);apply (ex_intro ? ? (list_n_aux n2 3));
-      simplify;reflexivity]]
+intros;elim H;simplify
+  [apply in_list_head
+  |generalize in match H2;elim H1;simplify;apply in_list_head]
 qed.
 
 lemma le_SSO_list_n : \forall m,n.in_list nat n (list_n m) \to 2 \leq n.
@@ -376,11 +248,10 @@ qed.
 lemma le_list_n_aux : \forall n,m,k.in_list ? n (list_n_aux m k) \to n \leq k+m-1.
 intros 2;elim m
   [simplify in H;elim (not_in_list_nil ? ? H)
-  |simplify in H1;elim H1;elim H2;generalize in match H3;elim a
-     [simplify in H4;destruct H4;rewrite < plus_n_Sm;simplify;rewrite < minus_n_O;
+  |simplify in H1;elim (in_list_cons_case ? ? ? ? H1)
+     [rewrite > H2;rewrite < plus_n_Sm;simplify;rewrite < minus_n_O;
       rewrite > plus_n_O in \vdash (? % ?);apply le_plus_r;apply le_O_n
-     |simplify in H5;destruct H5;rewrite < plus_n_Sm;apply (H (S k));
-      apply (ex_intro ? ? l);apply (ex_intro ? ? a1);assumption]]
+     |rewrite < plus_n_Sm;apply (H (S k));assumption]]
 qed.
 
 lemma le_list_n : \forall n,m.in_list ? n (list_n m) \to n \leq m.
@@ -469,9 +340,9 @@ lemma sieve_sorted : \forall n.sorted_gt (sieve n).
 intros;elim (decidable_le 2 n)
   [elim (sieve_sound1 ? H);assumption
   |generalize in match (le_S_S_to_le ? ? (not_le_to_lt ? ? H));cases n
-     [intro;apply sort_nil
+     [intro;simplify;apply sort_nil
      |intros;lapply (le_S_S_to_le ? ? H1);rewrite < (le_n_O_to_eq ? Hletin);
-      apply sort_nil]]
+      simplify;apply sort_nil]]
 qed.
 
 lemma in_list_sieve_to_prime : \forall n,p.2 \leq n \to in_list ? p (sieve n) \to