]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/matita/library/nat/totient.ma
Bertrand's conjecture (weak), some work in progress
[helm.git] / helm / software / matita / library / nat / totient.ma
index 2c6061e0b80c673158812a259d0e944280d0a8f6..9933490a2dda03f20da09be3124dee5919ec3d8e 100644 (file)
 
 set "baseuri" "cic:/matita/nat/totient".
 
-include "nat/count.ma".
 include "nat/chinese_reminder.ma".
+include "nat/iteration2.ma".
 
+(*a new definition of totient, which uses sigma_p instead of sigma *)
+(*there's a little difference between this definition and the classic one:
+  the classic definition of totient is:
+   
+    phi (n) is the number of naturals i (less or equal than n) so then gcd (i,n) = 1.
+   (so this definition considers the values i=1,2,...,n)
+  
+  sigma_p doesn't work on the value n (but the first value it works on is (pred n))
+  but works also on 0. That's not a problem, in fact
+   - if n <> 1, gcd (n,0) <>1 and gcd (n,n) = n <> 1. 
+   - if n = 1, then Phi(n) = 1, and (totient n), as defined below, returns 1. 
+   
+ *)
 definition totient : nat \to nat \def
-\lambda n. count n (\lambda m. eqb (gcd m n) (S O)).
-
-theorem totient3: totient (S(S(S O))) = (S(S O)).
-reflexivity.
-qed.
-
-theorem totient6: totient (S(S(S(S(S(S O)))))) = (S(S O)).
-reflexivity.
-qed.
+\lambda n.sigma_p n (\lambda m. eqb (gcd m n) (S O)) (\lambda m.S O).
 
+lemma totient1: totient (S(S(S(S(S(S O)))))) = ?.
+[|simplify.
+                                
 theorem totient_times: \forall n,m:nat. (gcd m n) = (S O) \to
 totient (n*m) = (totient n)*(totient m).
-intro.
-apply (nat_case n).
-intro.simplify.intro.reflexivity.
-intros 2.apply (nat_case m1).
-rewrite < sym_times.
-rewrite < (sym_times (totient O)).
-simplify.intro.reflexivity.
 intros.
 unfold totient.
-apply (count_times m m2 ? ? ? 
-(\lambda b,a. cr_pair (S m) (S m2) a b) (\lambda x. x \mod (S m)) (\lambda x. x \mod (S m2))).
-intros.unfold cr_pair.
-apply (le_to_lt_to_lt ? (pred ((S m)*(S m2)))).
-unfold min.
-apply le_min_aux_r.unfold lt.
-apply (nat_case ((S m)*(S m2))).apply le_n.
-intro.apply le_n.
-intros.
-generalize in match (mod_cr_pair (S m) (S m2) a b H1 H2 H).
-intro.elim H3.
-apply H4.
-intros.
-generalize in match (mod_cr_pair (S m) (S m2) a b H1 H2 H).
-intro.elim H3.
-apply H5.
-intros.
-generalize in match (mod_cr_pair (S m) (S m2) a b H1 H2 H).
-intro.elim H3.
-apply eqb_elim.
-intro.
-rewrite > eq_to_eqb_true.
-rewrite > eq_to_eqb_true.
-reflexivity.
-rewrite < H4.
-rewrite > sym_gcd.
-rewrite > gcd_mod.
-apply (gcd_times_SO_to_gcd_SO ? ? (S m2)).
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-assumption.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-rewrite < H5.
-rewrite > sym_gcd.
-rewrite > gcd_mod.
-apply (gcd_times_SO_to_gcd_SO ? ? (S m)).
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-rewrite > sym_times.
-assumption.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-intro.
-apply eqb_elim.
-intro.apply eqb_elim.
-intro.apply False_ind.
-apply H6.
-apply eq_gcd_times_SO.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-rewrite < gcd_mod.
-rewrite > H4.
-rewrite > sym_gcd.assumption.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-rewrite < gcd_mod.
-rewrite > H5.
-rewrite > sym_gcd.assumption.
-unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
-intro.reflexivity.
-intro.reflexivity.
-qed.
\ No newline at end of file
+apply (nat_case1 n)
+[ apply (nat_case1 m)
+  [ intros.
+    simplify.
+    reflexivity
+  | intros.
+    simplify.
+    reflexivity
+  ]
+| apply (nat_case1 m)
+  [ intros.
+    change in \vdash (? ? ? (? ? %)) with (O).
+    rewrite > (sym_times (S m1) O).
+    rewrite > sym_times in \vdash (? ? ? %).
+    simplify.
+    reflexivity  
+  | intros.
+    rewrite > H2 in H.
+    rewrite > H1 in H.    
+    apply (sigma_p_times m2 m1 ? ? ? 
+            (\lambda b,a. cr_pair (S m2) (S m1) a b) 
+            (\lambda x. x \mod (S m2)) (\lambda x. x \mod (S m1)))
+   [intros.unfold cr_pair.
+        apply (le_to_lt_to_lt ? (pred ((S m2)*(S m1))))
+          [unfold min.
+           apply transitive_le;
+            [2: apply le_min_aux_r | skip | apply le_n]
+          |unfold lt.
+           apply (nat_case ((S m2)*(S m1)))
+            [apply le_n|intro.apply le_n]
+          ]
+       |intros.
+        generalize in match (mod_cr_pair (S m2) (S m1) a b H3 H4 H).
+        intro.elim H5.
+        apply H6
+       |intros.
+        generalize in match (mod_cr_pair (S m2) (S m1) a b H3 H4 H).
+        intro.elim H5.
+        apply H7
+       |intros.
+        generalize in match (mod_cr_pair (S m2) (S m1) a b H3 H4 H).
+        intro.elim H5.
+        apply eqb_elim
+          [intro.
+           rewrite > eq_to_eqb_true
+             [rewrite > eq_to_eqb_true
+               [reflexivity
+               |rewrite < H6.
+                rewrite > sym_gcd.
+                rewrite > gcd_mod
+                  [apply (gcd_times_SO_to_gcd_SO ? ? (S m1))
+                    [unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                    |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                    |assumption
+                    ]
+                  |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                  ]
+               ]           
+            |rewrite < H7.
+             rewrite > sym_gcd.
+             rewrite > gcd_mod
+               [apply (gcd_times_SO_to_gcd_SO ? ? (S m2))
+                  [unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                  |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                  |rewrite > sym_times.assumption
+                  ]
+               |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+               ]
+            ]
+          |intro.
+           apply eqb_elim
+           [intro.apply eqb_elim
+              [intro.apply False_ind.
+               apply H8.
+               apply eq_gcd_times_SO
+                 [unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
+                 |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n.
+                 |rewrite < gcd_mod
+                    [rewrite > H6.
+                     rewrite > sym_gcd.assumption
+                    |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                    ]
+                 |rewrite < gcd_mod
+                    [rewrite > H7.
+                     rewrite > sym_gcd.assumption
+                    |unfold lt.apply le_S_S.apply le_O_n
+                    ]
+                 ]
+              |intro.reflexivity
+              ]
+           |intro.reflexivity
+           ]
+         ]
+       ]
+     ]
+   ]
+qed.