]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/contribs/lambdadelta/ground_2/lib/arith.ma
- revision of ground_2 and basic_2
[helm.git] / matita / matita / contribs / lambdadelta / ground_2 / lib / arith.ma
index 0cbcff85e6ce1daec44d6f56fe0f3b32ed52a322..b23fb9de8280f4fe9efd714c1c4462a07956c4dc 100644 (file)
@@ -17,8 +17,27 @@ include "ground_2/lib/star.ma".
 
 (* ARITHMETICAL PROPERTIES **************************************************)
 
+(* Iota equations ***********************************************************)
+
+lemma pred_O: pred 0 = 0.
+normalize // qed.
+
+lemma pred_S: ∀m. pred (S m) = m.
+// qed.
+
 (* Equations ****************************************************************)
 
+lemma minus_plus_m_m_commutative: ∀n,m:nat. n = m + n - m.
+// qed-.
+
+(* Note: uses minus_minus_comm, minus_plus_m_m, commutative_plus, plus_minus *)
+lemma plus_minus_minus_be: ∀x,y,z. y ≤ z → z ≤ x → (x - z) + (z - y) = x - y.
+#x #z #y #Hzy #Hyx >plus_minus // >commutative_plus >plus_minus //
+qed-.
+
+fact plus_minus_minus_be_aux: ∀i,x,y,z. y ≤ z → z ≤ x → i = z - y → x - z + i = x - y.
+/2 width=1 by plus_minus_minus_be/ qed-.
+
 lemma plus_n_2: ∀n. n + 2 = n + 1 + 1.
 // qed.
 
@@ -36,7 +55,7 @@ lemma arith_b1: ∀a,b,c1. c1 ≤ b → a - c1 - (b - c1) = a - b.
 qed.
 
 lemma arith_b2: ∀a,b,c1,c2. c1 + c2 ≤ b → a - c1 - c2 - (b - c1 - c2) = a - b.
-#a #b #c1 #c2 #H >minus_plus >minus_plus >minus_plus /2 width=1/
+#a #b #c1 #c2 #H >minus_plus >minus_plus >minus_plus /2 width=1 by arith_b1/
 qed.
 
 lemma arith_c1x: ∀x,a,b,c1. x + c1 + a - (b + c1) = x + a - b.
@@ -44,7 +63,7 @@ lemma arith_c1x: ∀x,a,b,c1. x + c1 + a - (b + c1) = x + a - b.
 
 lemma arith_h1: ∀a1,a2,b,c1. c1 ≤ a1 → c1 ≤ b →
                 a1 - c1 + a2 - (b - c1) = a1 + a2 - b.
-#a1 #a2 #b #c1 #H1 #H2 >plus_minus // /2 width=1/
+#a1 #a2 #b #c1 #H1 #H2 >plus_minus /2 width=1 by arith_b2/
 qed.
 
 lemma arith_i: ∀x,y,z. y < x → x+z-y-1 = x-y-1+z.
@@ -52,9 +71,35 @@ lemma arith_i: ∀x,y,z. y < x → x+z-y-1 = x-y-1+z.
 
 (* Properties ***************************************************************)
 
+lemma eq_nat_dec: ∀n1,n2:nat. Decidable (n1 = n2).
+#n1 elim n1 -n1 [| #n1 #IHn1 ] * [2,4: #n2 ]
+[1,4: @or_intror #H destruct
+| elim (IHn1 n2) -IHn1 /3 width=1 by or_intror, or_introl/
+| /2 width=1 by or_introl/
+]
+qed-.
+
+lemma lt_or_eq_or_gt: ∀m,n. ∨∨ m < n | n = m | n < m.
+#m #n elim (lt_or_ge m n) /2 width=1 by or3_intro0/
+#H elim H -m /2 width=1 by or3_intro1/
+#m #Hm * /3 width=1 by not_le_to_lt, le_S_S, or3_intro2/
+qed-.
+
+fact le_repl_sn_conf_aux: ∀x,y,z:nat. x ≤ z → x = y → y ≤ z.
+// qed-.
+
+fact le_repl_sn_trans_aux: ∀x,y,z:nat. x ≤ z → y = x → y ≤ z.
+// qed-.
+
 lemma monotonic_le_minus_l2: ∀x1,x2,y,z. x1 ≤ x2 → x1 - y - z ≤ x2 - y - z.
 /3 width=1 by monotonic_le_minus_l/ qed.
 
+(* Note: this might interfere with nat.ma *)
+lemma monotonic_lt_pred: ∀m,n. m < n → O < m → pred m < pred n.
+#m #n #Hmn #Hm whd >(S_pred … Hm)
+@le_S_S_to_le >S_pred /2 width=3 by transitive_lt/
+qed.
+
 lemma arith_j: ∀x,y,z. x-y-1 ≤ x-(y-z)-1.
 /3 width=1 by monotonic_le_minus_l, monotonic_le_minus_r/ qed.
 
@@ -74,39 +119,31 @@ qed.
 
 (* Inversion & forward lemmas ***********************************************)
 
-axiom eq_nat_dec: ∀n1,n2:nat. Decidable (n1 = n2).
+lemma discr_plus_xy_y: ∀x,y. x + y = y → x = 0.
+// qed-.
 
-axiom lt_dec: ∀n1,n2. Decidable (n1 < n2).
-
-lemma lt_or_eq_or_gt: ∀m,n. ∨∨ m < n | n = m | n < m.
-#m #n elim (lt_or_ge m n) /2 width=1/
-#H elim H -m /2 width=1/
-#m #Hm * #H /2 width=1/ /3 width=1/
-qed-.
+lemma lt_plus_SO_to_le: ∀x,y. x < y + 1 → x ≤ y.
+/2 width=1 by monotonic_pred/ qed-.
 
 lemma lt_refl_false: ∀n. n < n → ⊥.
-#n #H elim (lt_to_not_eq … H) -H /2 width=1/
+#n #H elim (lt_to_not_eq … H) -H /2 width=1 by/
 qed-.
 
 lemma lt_zero_false: ∀n. n < 0 → ⊥.
-#n #H elim (lt_to_not_le … H) -H /2 width=1/
-qed-.
-
-lemma false_lt_to_le: ∀x,y. (x < y → ⊥) → y ≤ x.
-#x #y #H elim (decidable_lt x y) /2 width=1/
-#Hxy elim (H Hxy)
+#n #H elim (lt_to_not_le … H) -H /2 width=1 by/
 qed-.
 
 lemma pred_inv_refl: ∀m. pred m = m → m = 0.
 * // normalize #m #H elim (lt_refl_false m) //
 qed-.
 
+lemma le_plus_xSy_O_false: ∀x,y. x + S y ≤ 0 → ⊥.
+#x #y #H lapply (le_n_O_to_eq … H) -H <plus_n_Sm #H destruct
+qed-.
+
 lemma le_plus_xySz_x_false: ∀y,z,x. x + y + S z ≤ x → ⊥.
-#y #z #x elim x -x
-[ #H lapply (le_n_O_to_eq … H) -H
-  <plus_n_Sm #H destruct
-| /3 width=1 by le_S_S_to_le/
-]
+#y #z #x elim x -x /3 width=1 by le_S_S_to_le/
+#H elim (le_plus_xSy_O_false … H)
 qed-.
 
 lemma plus_xySz_x_false: ∀z,x,y. x + y + S z = x → ⊥.
@@ -115,9 +152,22 @@ lemma plus_xySz_x_false: ∀z,x,y. x + y + S z = x → ⊥.
 lemma plus_xSy_x_false: ∀y,x. x + S y = x → ⊥.
 /2 width=4 by plus_xySz_x_false/ qed-.
 
+(* Note this should go in nat.ma *)
+lemma discr_x_minus_xy: ∀x,y. x = x - y → x = 0 ∨ y = 0.
+#x @(nat_ind_plus … x) -x /2 width=1 by or_introl/
+#x #_ #y @(nat_ind_plus … y) -y /2 width=1 by or_intror/
+#y #_ >minus_plus_plus_l
+#H lapply (discr_plus_xy_minus_xz … H) -H
+#H destruct
+qed-.
+
+lemma zero_eq_plus: ∀x,y. 0 = x + y → 0 = x ∧ 0 = y.
+* /2 width=1 by conj/ #x #y normalize #H destruct
+qed-.
+
 (* Iterators ****************************************************************)
 
-(* Note: see also: lib/arithemetcs/bigops.ma *)
+(* Note: see also: lib/arithemetics/bigops.ma *)
 let rec iter (n:nat) (B:Type[0]) (op: B → B) (nil: B) ≝
   match n with
    [ O   ⇒ nil
@@ -126,6 +176,12 @@ let rec iter (n:nat) (B:Type[0]) (op: B → B) (nil: B) ≝
 
 interpretation "iterated function" 'exp op n = (iter n ? op).
 
+lemma iter_O: ∀B:Type[0]. ∀f:B→B.∀b. f^0 b = b.
+// qed.
+
+lemma iter_S: ∀B:Type[0]. ∀f:B→B.∀b,l. f^(S l) b = f (f^l b).
+// qed.
+
 lemma iter_SO: ∀B:Type[0]. ∀f:B→B. ∀b,l. f^(l+1) b = f (f^l b).
 #B #f #b #l >commutative_plus //
 qed.
@@ -150,7 +206,7 @@ let rec tri (A:Type[0]) n1 n2 a1 a2 a3 on n1 : A ≝
 lemma tri_lt: ∀A,a1,a2,a3,n2,n1. n1 < n2 → tri A n1 n2 a1 a2 a3 = a1.
 #A #a1 #a2 #a3 #n2 elim n2 -n2
 [ #n1 #H elim (lt_zero_false … H)
-| #n2 #IH #n1 elim n1 -n1 // /3 width=1/
+| #n2 #IH #n1 elim n1 -n1 /3 width=1 by monotonic_lt_pred/
 ]
 qed.
 
@@ -161,6 +217,6 @@ qed.
 lemma tri_gt: ∀A,a1,a2,a3,n1,n2. n2 < n1 → tri A n1 n2 a1 a2 a3 = a3.
 #A #a1 #a2 #a3 #n1 elim n1 -n1
 [ #n2 #H elim (lt_zero_false … H)
-| #n1 #IH #n2 elim n2 -n2 // /3 width=1/
+| #n1 #IH #n2 elim n2 -n2 /3 width=1 by monotonic_lt_pred/
 ]
 qed.