]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/contribs/lambda_delta/basic_2/reducibility/tpr.ma
- we introduced the pointer_step rc in the perspective of proving
[helm.git] / matita / matita / contribs / lambda_delta / basic_2 / reducibility / tpr.ma
index 79d8df114a028a4d813a108471d15ae2f155484e..957b5f3a89926458ddf3feaa3371b7bc68766e0d 100644 (file)
@@ -21,15 +21,15 @@ inductive tpr: relation term ≝
 | tpr_atom : ∀I. tpr (⓪{I}) (⓪{I})
 | tpr_flat : ∀I,V1,V2,T1,T2. tpr V1 V2 → tpr T1 T2 →
              tpr (ⓕ{I} V1. T1) (ⓕ{I} V2. T2)
-| tpr_beta : ∀V1,V2,W,T1,T2.
-             tpr V1 V2 → tpr T1 T2 → tpr (ⓐV1. ⓛW. T1) (ⓓV2. T2)
-| tpr_delta: ∀I,V1,V2,T1,T2,T.
-             tpr V1 V2 → tpr T1 T2 → ⋆. ⓑ{I} V2 ⊢ T2 ▶ [0, 1] T →
-             tpr (ⓑ{I} V1. T1) (ⓑ{I} V2. T)
-| tpr_theta: ∀V,V1,V2,W1,W2,T1,T2.
+| tpr_beta : ∀a,V1,V2,W,T1,T2.
+             tpr V1 V2 → tpr T1 T2 → tpr (ⓐV1. ⓛ{a}W. T1) (ⓓ{a}V2. T2)
+| tpr_delta: ∀a,I,V1,V2,T1,T,T2.
+             tpr V1 V2 → tpr T1 T → ⋆. ⓑ{I} V2 ⊢ T ▶ [0, 1] T2 →
+             tpr (ⓑ{a,I} V1. T1) (ⓑ{a,I} V2. T2)
+| tpr_theta: ∀a,V,V1,V2,W1,W2,T1,T2.
              tpr V1 V2 → ⇧[0,1] V2 ≡ V → tpr W1 W2 → tpr T1 T2 →
-             tpr (ⓐV1. ⓓW1. T1) (ⓓW2. ⓐV. T2)
-| tpr_zeta : ∀V,T,T1,T2. ⇧[0,1] T1 ≡ T → tpr T1 T2 → tpr (ⓓV. T) T2
+             tpr (ⓐV1. ⓓ{a}W1. T1) (ⓓ{a}W2. ⓐV. T2)
+| tpr_zeta : ∀V,T1,T,T2. tpr T1 T → ⇧[0, 1] T2 ≡ T → tpr (+ⓓV. T1) T2
 | tpr_tau  : ∀V,T1,T2. tpr T1 T2 → tpr (ⓝV. T1) T2
 .
 
@@ -39,11 +39,11 @@ interpretation
 
 (* Basic properties *********************************************************)
 
-lemma tpr_bind: ∀I,V1,V2,T1,T2. V1 ➡ V2 → T1 ➡ T2 → ⓑ{I} V1. T1 ➡  ⓑ{I} V2. T2.
+lemma tpr_bind: ∀a,I,V1,V2,T1,T2. V1 ➡ V2 → T1 ➡ T2 → ⓑ{a,I} V1. T1 ➡ ⓑ{a,I} V2. T2.
 /2 width=3/ qed.
 
 (* Basic_1: was by definition: pr0_refl *)
-lemma tpr_refl: ∀T. T ➡ T.
+lemma tpr_refl: reflexive … tpr.
 #T elim T -T //
 #I elim I -I /2 width=1/
 qed.
@@ -54,10 +54,10 @@ fact tpr_inv_atom1_aux: ∀U1,U2. U1 ➡ U2 → ∀I. U1 = ⓪{I} → U2 = ⓪{I
 #U1 #U2 * -U1 -U2
 [ //
 | #I #V1 #V2 #T1 #T2 #_ #_ #k #H destruct
-| #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #k #H destruct
-| #I #V1 #V2 #T1 #T2 #T #_ #_ #_ #k #H destruct
-| #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #k #H destruct
-| #V #T #T1 #T2 #_ #_ #k #H destruct
+| #a #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #k #H destruct
+| #a #I #V1 #V2 #T1 #T #T2 #_ #_ #_ #k #H destruct
+| #a #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #k #H destruct
+| #V #T1 #T #T2 #_ #_ #k #H destruct
 | #V #T1 #T2 #_ #k #H destruct
 ]
 qed.
@@ -66,92 +66,94 @@ qed.
 lemma tpr_inv_atom1: ∀I,U2. ⓪{I} ➡ U2 → U2 = ⓪{I}.
 /2 width=3/ qed-.
 
-fact tpr_inv_bind1_aux: ∀U1,U2. U1 ➡ U2 → ∀I,V1,T1. U1 = ⓑ{I} V1. T1 →
-                        (∃∃V2,T2,T. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                    ⋆.  ⓑ{I} V2 ⊢ T2 ▶ [0, 1] T &
-                                    U2 = ⓑ{I} V2. T
+fact tpr_inv_bind1_aux: ∀U1,U2. U1 ➡ U2 → ∀a,I,V1,T1. U1 = ⓑ{a,I} V1. T1 →
+                        (∃∃V2,T,T2. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T &
+                                    ⋆.  ⓑ{I} V2 ⊢ T ▶ [0, 1] T2 &
+                                    U2 = ⓑ{a,I} V2. T2
                         ) ∨
-                        ∃∃T. ⇧[0,1] T ≡ T1 & T ➡ U2 & I = Abbr.
+                        ∃∃T. T1 ➡ T & ⇧[0, 1] U2 ≡ T & a = true & I = Abbr.
 #U1 #U2 * -U1 -U2
-[ #J #I #V #T #H destruct
-| #I1 #V1 #V2 #T1 #T2 #_ #_ #I #V #T #H destruct
-| #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #I #V #T #H destruct
-| #I1 #V1 #V2 #T1 #T2 #T #HV12 #HT12 #HT2 #I0 #V0 #T0 #H destruct /3 width=7/
-| #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #I0 #V0 #T0 #H destruct
-| #V #T #T1 #T2 #HT1 #HT12 #I0 #V0 #T0 #H destruct /3 width=3/
-| #V #T1 #T2 #_ #I0 #V0 #T0 #H destruct
+[ #J #a #I #V #T #H destruct
+| #I1 #V1 #V2 #T1 #T2 #_ #_ #a #I #V #T #H destruct
+| #b #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #a #I #V #T #H destruct
+| #b #I1 #V1 #V2 #T1 #T #T2 #HV12 #HT1 #HT2 #a #I0 #V0 #T0 #H destruct /3 width=7/
+| #b #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #a #I0 #V0 #T0 #H destruct
+| #V #T1 #T #T2 #HT1 #HT2 #a #I0 #V0 #T0 #H destruct /3 width=3/
+| #V #T1 #T2 #_ #a #I0 #V0 #T0 #H destruct
 ]
 qed.
 
-lemma tpr_inv_bind1: ∀V1,T1,U2,I. ⓑ{I} V1. T1 ➡ U2 →
-                     (∃∃V2,T2,T. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                 ⋆.  ⓑ{I} V2 ⊢ T2 ▶ [0, 1] T &
-                                 U2 = ⓑ{I} V2. T
+lemma tpr_inv_bind1: ∀V1,T1,U2,a,I. ⓑ{a,I} V1. T1 ➡ U2 →
+                     (∃∃V2,T,T2. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T &
+                                 ⋆.  ⓑ{I} V2 ⊢ T ▶ [0, 1] T2 &
+                                 U2 = ⓑ{a,I} V2. T2
                      ) ∨
-                     ∃∃T. ⇧[0,1] T ≡ T1 & T ➡ U2 & I = Abbr.
+                     ∃∃T. T1 ➡ T & ⇧[0,1] U2 ≡ T & a = true & I = Abbr.
 /2 width=3/ qed-.
 
 (* Basic_1: was pr0_gen_abbr *)
-lemma tpr_inv_abbr1: ∀V1,T1,U2. ⓓV1. T1 ➡ U2 →
-                     (∃∃V2,T2,T. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                 ⋆.  ⓓV2 ⊢ T2 ▶ [0, 1] T &
-                                 U2 = ⓓV2. T
+lemma tpr_inv_abbr1: ∀a,V1,T1,U2. ⓓ{a}V1. T1 ➡ U2 →
+                     (∃∃V2,T,T2. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T &
+                                 ⋆.  ⓓV2 ⊢ T ▶ [0, 1] T2 &
+                                 U2 = ⓓ{a}V2. T2
                       ) ∨
-                      ∃∃T. ⇧[0,1] T ≡ T1 & T ➡ U2.
-#V1 #T1 #U2 #H
+                      ∃∃T. T1 ➡ T & ⇧[0, 1] U2 ≡ T & a = true.
+#a #V1 #T1 #U2 #H
 elim (tpr_inv_bind1 … H) -H * /3 width=7/
 qed-.
 
 fact tpr_inv_flat1_aux: ∀U1,U2. U1 ➡ U2 → ∀I,V1,U0. U1 = ⓕ{I} V1. U0 →
-                        ∨∨ ∃∃V2,T2.            V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
-                                               U2 = ⓕ{I} V2. T2
-                         | ∃∃V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                               U0 = ⓛW. T1 &
-                                               U2 = ⓓV2. T2 & I = Appl
-                         | ∃∃V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
-                                               ⇧[0,1] V2 ≡ V &
-                                               U0 = ⓓW1. T1 &
-                                               U2 = ⓓW2. ⓐV. T2 &
-                                               I = Appl
-                         |                     (U0 ➡ U2 ∧ I = Cast).
+                        ∨∨ ∃∃V2,T2.              V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
+                                                 U2 = ⓕ{I} V2. T2
+                         | ∃∃a,V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
+                                                 U0 = ⓛ{a}W. T1 &
+                                                 U2 = ⓓ{a}V2. T2 & I = Appl
+                         | ∃∃a,V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
+                                                 ⇧[0,1] V2 ≡ V &
+                                                 U0 = ⓓ{a}W1. T1 &
+                                                 U2 = ⓓ{a}W2. ⓐV. T2 &
+                                                 I = Appl
+                         |                       (U0 ➡ U2 ∧ I = Cast).
 #U1 #U2 * -U1 -U2
 [ #I #J #V #T #H destruct
 | #I #V1 #V2 #T1 #T2 #HV12 #HT12 #J #V #T #H destruct /3 width=5/
-| #V1 #V2 #W #T1 #T2 #HV12 #HT12 #J #V #T #H destruct /3 width=8/
-| #I #V1 #V2 #T1 #T2 #T #_ #_ #_ #J #V0 #T0 #H destruct
-| #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #HV12 #HV2 #HW12 #HT12 #J #V0 #T0 #H destruct /3 width=12/
-| #V #T #T1 #T2 #_ #_ #J #V0 #T0 #H destruct
+| #a #V1 #V2 #W #T1 #T2 #HV12 #HT12 #J #V #T #H destruct /3 width=9/
+| #a #I #V1 #V2 #T1 #T #T2 #_ #_ #_ #J #V0 #T0 #H destruct
+| #a #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #HV12 #HV2 #HW12 #HT12 #J #V0 #T0 #H destruct /3 width=13/
+| #V #T1 #T #T2 #_ #_ #J #V0 #T0 #H destruct
 | #V #T1 #T2 #HT12 #J #V0 #T0 #H destruct /3 width=1/
 ]
 qed.
 
 lemma tpr_inv_flat1: ∀V1,U0,U2,I. ⓕ{I} V1. U0 ➡ U2 →
-                     ∨∨ ∃∃V2,T2.            V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
-                                            U2 = ⓕ{I} V2. T2
-                      | ∃∃V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                            U0 = ⓛW. T1 &
-                                            U2 = ⓓV2. T2 & I = Appl
-                      | ∃∃V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
-                                            ⇧[0,1] V2 ≡ V &
-                                            U0 = ⓓW1. T1 &
-                                            U2 = ⓓW2. ⓐV. T2 &
-                                            I = Appl
-                      |                     (U0 ➡ U2 ∧ I = Cast).
+                     ∨∨ ∃∃V2,T2.              V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
+                                              U2 = ⓕ{I} V2. T2
+                      | ∃∃a,V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
+                                              U0 = ⓛ{a}W. T1 &
+                                              U2 = ⓓ{a}V2. T2 & I = Appl
+                      | ∃∃a,V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
+                                              ⇧[0,1] V2 ≡ V &
+                                              U0 = ⓓ{a}W1. T1 &
+                                              U2 = ⓓ{a}W2. ⓐV. T2 &
+                                              I = Appl
+                      |                       (U0 ➡ U2 ∧ I = Cast).
 /2 width=3/ qed-.
 
 (* Basic_1: was pr0_gen_appl *)
 lemma tpr_inv_appl1: ∀V1,U0,U2. ⓐV1. U0 ➡ U2 →
-                     ∨∨ ∃∃V2,T2.            V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
-                                            U2 = ⓐV2. T2
-                      | ∃∃V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
-                                            U0 = ⓛW. T1 &
-                                            U2 = ⓓV2. T2
-                      | ∃∃V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
-                                            ⇧[0,1] V2 ≡ V &
-                                            U0 = ⓓW1. T1 &
-                                            U2 = ⓓW2. ⓐV. T2.
+                     ∨∨ ∃∃V2,T2.              V1 ➡ V2 & U0 ➡ T2 &
+                                              U2 = ⓐV2. T2
+                      | ∃∃a,V2,W,T1,T2.       V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 &
+                                              U0 = ⓛ{a}W. T1 &
+                                              U2 = ⓓ{a}V2. T2
+                      | ∃∃a,V2,V,W1,W2,T1,T2. V1 ➡ V2 & W1 ➡ W2 & T1 ➡ T2 &
+                                              ⇧[0,1] V2 ≡ V &
+                                              U0 = ⓓ{a}W1. T1 &
+                                              U2 = ⓓ{a}W2. ⓐV. T2.
 #V1 #U0 #U2 #H
-elim (tpr_inv_flat1 … H) -H * /3 width=12/ #_ #H destruct
+elim (tpr_inv_flat1 … H) -H *
+/3 width=5/ /3 width=9/ /3 width=13/
+#_ #H destruct
 qed-.
 
 (* Note: the main property of simple terms *)
@@ -161,9 +163,9 @@ lemma tpr_inv_appl1_simple: ∀V1,T1,U. ⓐV1. T1 ➡ U → 𝐒⦃T1⦄ →
 #V1 #T1 #U #H #HT1
 elim (tpr_inv_appl1 … H) -H *
 [ /2 width=5/
-| #V2 #W #W1 #W2 #_ #_ #H #_ destruct
+| #a #V2 #W #W1 #W2 #_ #_ #H #_ destruct
   elim (simple_inv_bind … HT1)
-| #V2 #V #W1 #W2 #U1 #U2 #_ #_ #_ #_ #H #_ destruct
+| #a #V2 #V #W1 #W2 #U1 #U2 #_ #_ #_ #_ #H #_ destruct
   elim (simple_inv_bind … HT1)
 ]
 qed-.
@@ -173,35 +175,54 @@ lemma tpr_inv_cast1: ∀V1,T1,U2. ⓝV1. T1 ➡ U2 →
                        (∃∃V2,T2. V1 ➡ V2 & T1 ➡ T2 & U2 = ⓝV2. T2)
                      ∨ T1 ➡ U2.
 #V1 #T1 #U2 #H
-elim (tpr_inv_flat1 … H) -H * /3 width=5/
-[ #V2 #W #W1 #W2 #_ #_ #_ #_ #H destruct
-| #V2 #W #W1 #W2 #T2 #U1 #_ #_ #_ #_ #_ #_ #H destruct
+elim (tpr_inv_flat1 … H) -H * /3 width=5/ #a #V2 #W #W1 #W2
+[ #_ #_ #_ #_ #H destruct
+| #T2 #U1 #_ #_ #_ #_ #_ #_ #H destruct
 ]
 qed-.
 
 fact tpr_inv_lref2_aux: ∀T1,T2. T1 ➡ T2 → ∀i. T2 = #i →
-                        ∨∨           T1 = #i
-                         | ∃∃V,T,T0. ⇧[O,1] T0 ≡ T & T0 ➡ #i &
-                                     T1 = ⓓV. T
-                         | ∃∃V,T.    T ➡ #i & T1 = ⓝV. T.
+                        ∨∨        T1 = #i
+                         | ∃∃V,T. T ➡ #(i+1) & T1 = +ⓓV. T
+                         | ∃∃V,T. T ➡ #i & T1 = ⓝV. T.
 #T1 #T2 * -T1 -T2
 [ #I #i #H destruct /2 width=1/
 | #I #V1 #V2 #T1 #T2 #_ #_ #i #H destruct
-| #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #i #H destruct
-| #I #V1 #V2 #T1 #T2 #T #_ #_ #_ #i #H destruct
-| #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #i #H destruct
-| #V #T #T1 #T2 #HT1 #HT12 #i #H destruct /3 width=6/
+| #a #V1 #V2 #W #T1 #T2 #_ #_ #i #H destruct
+| #a #I #V1 #V2 #T1 #T #T2 #_ #_ #_ #i #H destruct
+| #a #V #V1 #V2 #W1 #W2 #T1 #T2 #_ #_ #_ #_ #i #H destruct
+| #V #T1 #T #T2 #HT1 #HT2 #i #H destruct
+  lapply (lift_inv_lref1_ge … HT2 ?) -HT2 // #H destruct /3 width=4/
 | #V #T1 #T2 #HT12 #i #H destruct /3 width=4/
 ]
 qed.
 
 lemma tpr_inv_lref2: ∀T1,i. T1 ➡ #i →
-                     ∨∨           T1 = #i
-                      | ∃∃V,T,T0. ⇧[O,1] T0 ≡ T & T0 ➡ #i &
-                                  T1 = ⓓV. T
-                      | ∃∃V,T.    T ➡ #i & T1 = ⓝV. T.
+                     ∨∨        T1 = #i
+                      | ∃∃V,T. T ➡ #(i+1) & T1 = +ⓓV. T
+                      | ∃∃V,T. T ➡ #i & T1 = ⓝV. T.
 /2 width=3/ qed-.
 
+(* Basic forward lemmas *****************************************************)
+
+lemma tpr_fwd_shift1: ∀L1,T1,T. L1 @@ T1 ➡ T →
+                      ∃∃L2,T2. |L1| = |L2| & T = L2 @@ T2.
+#L1 @(lenv_ind_dx … L1) -L1 normalize
+[ #T1 #T #HT1
+  @(ex2_2_intro … (⋆)) // (**) (* explicit constructor *)
+| #I #L1 #V1 #IH #T1 #X
+  >shift_append_assoc normalize #H
+  elim (tpr_inv_bind1 … H) -H *
+  [ #V0 #T0 #X0 #_ #HT10 #H0 #H destruct
+    elim (IH … HT10) -IH -T1 #L #T #HL1 #H destruct
+    elim (tps_fwd_shift1 … H0) -T #L2 #T2 #HL2 #H destruct
+    >append_length >HL1 >HL2 -L1 -L
+    @(ex2_2_intro … (⋆.ⓑ{I}V0@@L2) T2) [ >append_length ] // /2 width=3/ (**) (* explicit constructor *)
+  | #T #_ #_ #H destruct
+  ]
+]
+qed-.
+
 (* Basic_1: removed theorems 3:
             pr0_subst0_back pr0_subst0_fwd pr0_subst0
    Basic_1: removed local theorems: 1: pr0_delta_tau