]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/contribs/lambdadelta/ground_2/lib/star.ma
- xoa: the definitions file now includes the notations file
[helm.git] / matita / matita / contribs / lambdadelta / ground_2 / lib / star.ma
diff --git a/matita/matita/contribs/lambdadelta/ground_2/lib/star.ma b/matita/matita/contribs/lambdadelta/ground_2/lib/star.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e5b7887
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,299 @@
+(**************************************************************************)
+(*       ___                                                              *)
+(*      ||M||                                                             *)
+(*      ||A||       A project by Andrea Asperti                           *)
+(*      ||T||                                                             *)
+(*      ||I||       Developers:                                           *)
+(*      ||T||         The HELM team.                                      *)
+(*      ||A||         http://helm.cs.unibo.it                             *)
+(*      \   /                                                             *)
+(*       \ /        This file is distributed under the terms of the       *)
+(*        v         GNU General Public License Version 2                  *)
+(*                                                                        *)
+(**************************************************************************)
+
+include "basics/star1.ma".
+include "ground_2/xoa/xoa_props.ma".
+
+(* PROPERTIES OF RELATIONS **************************************************)
+
+definition Decidable: Prop → Prop ≝ λR. R ∨ (R → ⊥).
+
+definition Transitive: ∀A. ∀R: relation A. Prop ≝ λA,R.
+                       ∀a1,a0. R a1 a0 → ∀a2. R a0 a2 → R a1 a2.
+
+definition confluent2: ∀A. ∀R1,R2: relation A. Prop ≝ λA,R1,R2.
+                       ∀a0,a1. R1 a0 a1 → ∀a2. R2 a0 a2 →
+                       ∃∃a. R2 a1 a & R1 a2 a.
+
+definition transitive2: ∀A. ∀R1,R2: relation A. Prop ≝ λA,R1,R2.
+                        ∀a1,a0. R1 a1 a0 → ∀a2. R2 a0 a2 →
+                        ∃∃a. R2 a1 a & R1 a a2.
+
+definition bi_confluent:  ∀A,B. ∀R: bi_relation A B. Prop ≝ λA,B,R.
+                          ∀a0,a1,b0,b1. R a0 b0 a1 b1 → ∀a2,b2. R a0 b0 a2 b2 →
+                          ∃∃a,b. R a1 b1 a b & R a2 b2 a b.
+
+definition LTC: ∀A:Type[0]. ∀B. (A→relation B) → (A→relation B) ≝
+                λA,B,R,a. TC … (R a).
+
+definition lsub_trans: ∀A,B. relation2 (A→relation B) (relation A) ≝ λA,B,R1,R2.
+                       ∀L2,T1,T2. R1 L2 T1 T2 → ∀L1. R2 L1 L2 → R1 L1 T1 T2.
+
+definition s_r_trans: ∀A,B. relation2 (A→relation B) (relation A) ≝ λA,B,R1,R2.
+                      ∀L2,T1,T2. R1 L2 T1 T2 → ∀L1. R2 L1 L2 → LTC … R1 L1 T1 T2.
+
+definition s_rs_trans: ∀A,B. relation2 (A→relation B) (relation A) ≝ λA,B,R1,R2.
+                       ∀L2,T1,T2. LTC … R1 L2 T1 T2 → ∀L1. R2 L1 L2 → LTC … R1 L1 T1 T2.
+
+lemma TC_strip1: ∀A,R1,R2. confluent2 A R1 R2 →
+                 ∀a0,a1. TC … R1 a0 a1 → ∀a2. R2 a0 a2 →
+                 ∃∃a. R2 a1 a & TC … R1 a2 a.
+#A #R1 #R2 #HR12 #a0 #a1 #H elim H -a1
+[ #a1 #Ha01 #a2 #Ha02
+  elim (HR12 … Ha01 … Ha02) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a1 #_ #Ha1 #IHa0 #a2 #Ha02
+  elim (IHa0 … Ha02) -a0 #a0 #Ha0 #Ha20
+  elim (HR12 … Ha1 … Ha0) -HR12 -a /4 width=5/
+]
+qed.
+
+lemma TC_strip2: ∀A,R1,R2. confluent2 A R1 R2 →
+                 ∀a0,a2. TC … R2 a0 a2 → ∀a1. R1 a0 a1 →
+                 ∃∃a. TC … R2 a1 a & R1 a2 a.
+#A #R1 #R2 #HR12 #a0 #a2 #H elim H -a2
+[ #a2 #Ha02 #a1 #Ha01
+  elim (HR12 … Ha01 … Ha02) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a2 #_ #Ha2 #IHa0 #a1 #Ha01
+  elim (IHa0 … Ha01) -a0 #a0 #Ha10 #Ha0
+  elim (HR12 … Ha0 … Ha2) -HR12 -a /4 width=3/
+]
+qed.
+
+lemma TC_confluent2: ∀A,R1,R2.
+                     confluent2 A R1 R2 → confluent2 A (TC … R1) (TC … R2).
+#A #R1 #R2 #HR12 #a0 #a1 #H elim H -a1
+[ #a1 #Ha01 #a2 #Ha02
+  elim (TC_strip2 … HR12 … Ha02 … Ha01) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a1 #_ #Ha1 #IHa0 #a2 #Ha02
+  elim (IHa0 … Ha02) -a0 #a0 #Ha0 #Ha20
+  elim (TC_strip2 … HR12 … Ha0 … Ha1) -HR12 -a /4 width=5/
+]
+qed.
+
+lemma TC_strap1: ∀A,R1,R2. transitive2 A R1 R2 →
+                 ∀a1,a0. TC … R1 a1 a0 → ∀a2. R2 a0 a2 →
+                 ∃∃a. R2 a1 a & TC … R1 a a2.
+#A #R1 #R2 #HR12 #a1 #a0 #H elim H -a0
+[ #a0 #Ha10 #a2 #Ha02
+  elim (HR12 … Ha10 … Ha02) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a0 #_ #Ha0 #IHa #a2 #Ha02
+  elim (HR12 … Ha0 … Ha02) -HR12 -a0 #a0 #Ha0 #Ha02
+  elim (IHa … Ha0) -a /4 width=5/
+]
+qed.
+
+lemma TC_strap2: ∀A,R1,R2. transitive2 A R1 R2 →
+                 ∀a0,a2. TC … R2 a0 a2 → ∀a1. R1 a1 a0 →
+                 ∃∃a. TC … R2 a1 a & R1 a a2.
+#A #R1 #R2 #HR12 #a0 #a2 #H elim H -a2
+[ #a2 #Ha02 #a1 #Ha10
+  elim (HR12 … Ha10 … Ha02) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a2 #_ #Ha02 #IHa #a1 #Ha10
+  elim (IHa … Ha10) -a0 #a0 #Ha10 #Ha0
+  elim (HR12 … Ha0 … Ha02) -HR12 -a /4 width=3/
+]
+qed.
+
+lemma TC_transitive2: ∀A,R1,R2.
+                      transitive2 A R1 R2 → transitive2 A (TC … R1) (TC … R2).
+#A #R1 #R2 #HR12 #a1 #a0 #H elim H -a0
+[ #a0 #Ha10 #a2 #Ha02
+  elim (TC_strap2 … HR12 … Ha02 … Ha10) -HR12 -a0 /3 width=3/
+| #a #a0 #_ #Ha0 #IHa #a2 #Ha02
+  elim (TC_strap2 … HR12 … Ha02 … Ha0) -HR12 -a0 #a0 #Ha0 #Ha02
+  elim (IHa … Ha0) -a /4 width=5/
+]
+qed.
+
+definition NF: ∀A. relation A → relation A → predicate A ≝
+   λA,R,S,a1. ∀a2. R a1 a2 → S a2 a1.
+
+definition NF_dec: ∀A. relation A → relation A → Prop ≝
+                   λA,R,S. ∀a1. NF A R S a1 ∨
+                   ∃∃a2. R … a1 a2 & (S a2 a1 → ⊥).
+
+inductive SN (A) (R,S:relation A): predicate A ≝
+| SN_intro: ∀a1. (∀a2. R a1 a2 → (S a2 a1 → ⊥) → SN A R S a2) → SN A R S a1
+.
+
+lemma NF_to_SN: ∀A,R,S,a. NF A R S a → SN A R S a.
+#A #R #S #a1 #Ha1
+@SN_intro #a2 #HRa12 #HSa12
+elim HSa12 -HSa12 /2 width=1/
+qed.
+
+lemma SN_to_NF: ∀A,R,S. NF_dec A R S →
+                ∀a1. SN A R S a1 →
+                ∃∃a2. star … R a1 a2 & NF A R S a2.
+#A #R #S #HRS #a1 #H elim H -a1
+#a1 #_ #IHa1 elim (HRS a1) -HRS /2 width=3/
+* #a0 #Ha10 #Ha01 elim (IHa1 … Ha10 Ha01) -IHa1 -Ha01 /3 width=3/
+qed-.
+
+definition NF_sn: ∀A. relation A → relation A → predicate A ≝
+   λA,R,S,a2. ∀a1. R a1 a2 → S a2 a1.
+
+inductive SN_sn (A) (R,S:relation A): predicate A ≝
+| SN_sn_intro: ∀a2. (∀a1. R a1 a2 → (S a2 a1 → ⊥) → SN_sn A R S a1) → SN_sn A R S a2
+.
+
+lemma NF_to_SN_sn: ∀A,R,S,a. NF_sn A R S a → SN_sn A R S a.
+#A #R #S #a2 #Ha2
+@SN_sn_intro #a1 #HRa12 #HSa12
+elim HSa12 -HSa12 /2 width=1/
+qed.
+
+lemma TC_lsub_trans: ∀A,B,R,S. lsub_trans A B R S → lsub_trans A B (LTC … R) S.
+#A #B #R #S #HRS #L2 #T1 #T2 #H elim H -T2 [ /3 width=3/ ]
+#T #T2 #_ #HT2 #IHT1 #L1 #HL12
+lapply (HRS … HT2 … HL12) -HRS -HT2 /3 width=3/
+qed-.
+
+lemma s_r_trans_TC1: ∀A,B,R,S. s_r_trans A B R S → s_rs_trans A B R S.
+#A #B #R #S #HRS #L2 #T1 #T2 #H elim H -T2 [ /3 width=3/ ]
+#T #T2 #_ #HT2 #IHT1 #L1 #HL12
+lapply (HRS … HT2 … HL12) -HRS -HT2 /3 width=3/
+qed-.
+
+lemma s_r_trans_TC2: ∀A,B,R,S. s_rs_trans A B R S → s_r_trans A B R (TC … S).
+#A #B #R #S #HRS #L2 #T1 #T2 #HT12 #L1 #H @(TC_ind_dx … L1 H) -L1 /2 width=3/ /3 width=3/
+qed-.
+
+(* relations on unboxed pairs ***********************************************)
+
+lemma bi_TC_strip: ∀A,B,R. bi_confluent A B R →
+                   ∀a0,a1,b0,b1. R a0 b0 a1 b1 → ∀a2,b2. bi_TC … R a0 b0 a2 b2 →
+                   ∃∃a,b. bi_TC … R a1 b1 a b & R a2 b2 a b.
+#A #B #R #HR #a0 #a1 #b0 #b1 #H01 #a2 #b2 #H elim H -a2 -b2
+[ #a2 #b2 #H02
+  elim (HR … H01 … H02) -HR -a0 -b0 /3 width=4/
+| #a2 #b2 #a3 #b3 #_ #H23 * #a #b #H1 #H2
+  elim (HR … H23 … H2) -HR -a0 -b0 -a2 -b2 /3 width=4/
+]
+qed.
+
+lemma bi_TC_confluent: ∀A,B,R. bi_confluent A B R →
+                       bi_confluent A B (bi_TC … R).
+#A #B #R #HR #a0 #a1 #b0 #b1 #H elim H -a1 -b1
+[ #a1 #b1 #H01 #a2 #b2 #H02
+  elim (bi_TC_strip … HR … H01 … H02) -a0 -b0 /3 width=4/
+| #a1 #b1 #a3 #b3 #_ #H13 #IH #a2 #b2 #H02
+  elim (IH … H02) -a0 -b0 #a0 #b0 #H10 #H20
+  elim (bi_TC_strip … HR … H13 … H10) -a1 -b1 /3 width=7/
+]
+qed.
+
+lemma bi_TC_decomp_r: ∀A,B. ∀R:bi_relation A B.
+                      ∀a1,a2,b1,b2. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 →
+                      R a1 b1 a2 b2 ∨
+                      ∃∃a,b. bi_TC … R a1 b1 a b & R a b a2 b2.
+#A #B #R #a1 #a2 #b1 #b2 * -a2 -b2 /2 width=1/ /3 width=4/
+qed-.
+
+lemma bi_TC_decomp_l: ∀A,B. ∀R:bi_relation A B.
+                      ∀a1,a2,b1,b2. bi_TC … R a1 b1 a2 b2 →
+                      R a1 b1 a2 b2 ∨
+                      ∃∃a,b. R a1 b1 a b & bi_TC … R a b a2 b2.
+#A #B #R #a1 #a2 #b1 #b2 #H @(bi_TC_ind_dx … a1 b1 H) -a1 -b1
+[ /2 width=1/
+| #a1 #a #b1 #b #Hab1 #Hab2 #_ /3 width=4/
+]
+qed-.
+
+(* relations on unboxed triples *********************************************)
+
+definition tri_RC: ∀A,B,C. tri_relation A B C → tri_relation A B C ≝
+                   λA,B,C,R,a1,b1,c1,a2,b2,c2. R … a1 b1 c1 a2 b2 c2 ∨
+                   ∧∧ a1 = a2 & b1 = b2 & c1 = c2.
+
+lemma tri_RC_reflexive: ∀A,B,C,R. tri_reflexive A B C (tri_RC … R).
+/3 width=1/ qed.
+
+definition tri_star: ∀A,B,C,R. tri_relation A B C ≝
+                     λA,B,C,R. tri_RC A B C (tri_TC … R).
+
+lemma tri_star_tri_reflexive: ∀A,B,C,R. tri_reflexive A B C (tri_star … R).
+/2 width=1/ qed.
+
+lemma tri_TC_to_tri_star: ∀A,B,C,R,a1,b1,c1,a2,b2,c2.
+                          tri_TC A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2 →
+                          tri_star A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+/2 width=1/ qed.
+
+lemma tri_R_to_tri_star: ∀A,B,C,R,a1,b1,c1,a2,b2,c2.
+                         R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → tri_star A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+/3 width=1/ qed.
+
+lemma tri_star_strap1: ∀A,B,C,R,a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
+                       tri_star A B C R a1 b1 c1 a b c →
+                       R a b c a2 b2 c2 → tri_star A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+#A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 *
+[ /3 width=5/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct /2 width=1/
+]
+qed.
+
+lemma tri_star_strap2: ∀A,B,C,R,a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2. R a1 b1 c1 a b c →
+                       tri_star A B C R a b c a2 b2 c2 →
+                       tri_star A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+#A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 #H *
+[ /3 width=5/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct /2 width=1/
+]
+qed.
+
+lemma tri_star_to_tri_TC_to_tri_TC: ∀A,B,C,R,a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
+                                    tri_star A B C R a1 b1 c1 a b c →
+                                    tri_TC A B C R a b c a2 b2 c2 →
+                                    tri_TC A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+#A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 *
+[ /2 width=5/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct /2 width=1/
+]
+qed.
+
+lemma tri_TC_to_tri_star_to_tri_TC: ∀A,B,C,R,a1,a,a2,b1,b,b2,c1,c,c2.
+                                    tri_TC A B C R a1 b1 c1 a b c →
+                                    tri_star A B C R a b c a2 b2 c2 →
+                                    tri_TC A B C R a1 b1 c1 a2 b2 c2.
+#A #B #C #R #a1 #a #a2 #b1 #b #b2 #c1 #c #c2 #H *
+[ /2 width=5/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct /2 width=1/
+]
+qed.
+
+lemma tri_tansitive_tri_star: ∀A,B,C,R. tri_transitive A B C (tri_star … R).
+#A #B #C #R #a1 #a #b1 #b #c1 #c #H #a2 #b2 #c2 *
+[ /3 width=5/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct /2 width=1/
+]
+qed.
+
+lemma tri_star_ind: ∀A,B,C,R,a1,b1,c1. ∀P:relation3 A B C. P a1 b1 c1 →
+                    (∀a,a2,b,b2,c,c2. tri_star … R a1 b1 c1 a b c → R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a2 b2 c2) →
+                    ∀a2,b2,c2. tri_star … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a2 b2 c2.
+#A #B #C #R #a1 #b1 #c1 #P #H #IH #a2 #b2 #c2 *
+[ #H12 elim H12 -a2 -b2 -c2 /2 width=6/ -H /3 width=6/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct //
+]
+qed-.
+
+lemma tri_star_ind_dx: ∀A,B,C,R,a2,b2,c2. ∀P:relation3 A B C. P a2 b2 c2 →
+                       (∀a1,a,b1,b,c1,c. R a1 b1 c1 a b c → tri_star … R a b c a2 b2 c2 → P a b c → P a1 b1 c1) →
+                       ∀a1,b1,c1. tri_star … R a1 b1 c1 a2 b2 c2 → P a1 b1 c1.
+#A #B #C #R #a2 #b2 #c2 #P #H #IH #a1 #b1 #c1 *
+[ #H12 @(tri_TC_ind_dx … a1 b1 c1 H12) -a1 -b1 -c1 /2 width=6/ -H /3 width=6/
+| * #H1 #H2 #H3 destruct //
+]
+qed-.