]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/binding/ln_concrete.ma
An attempt at ostensiby named syntax.
[helm.git] / matita / matita / lib / binding / ln_concrete.ma
diff --git a/matita/matita/lib/binding/ln_concrete.ma b/matita/matita/lib/binding/ln_concrete.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..bdafdb1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,683 @@
+(**************************************************************************)
+(*       ___                                                              *)
+(*      ||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/lists/list.ma".
+include "basics/deqsets.ma".
+include "binding/names.ma".
+include "binding/fp.ma".
+
+definition alpha : Nset β‰ X. check alpha
+notation "𝔸" non associative with precedence 90 for @{'alphabet}.
+interpretation "set of names" 'alphabet = alpha.
+
+inductive tp : Type[0] β‰ 
+| top : tp
+| arr : tp β†’ tp β†’ tp.
+inductive pretm : Type[0] β‰ 
+| var : nat β†’ pretm
+| par :  π”Έ β†’ pretm
+| abs : tp β†’ pretm β†’ pretm
+| app : pretm β†’ pretm β†’ pretm.
+
+let rec Nth T n (l:list T) on n β‰ 
+  match l with 
+  [ nil β‡’ None ?
+  | cons hd tl β‡’ match n with
+    [ O β‡’ Some ? hd
+    | S n0 β‡’ Nth T n0 tl ] ].
+
+let rec vclose_tm_aux u x k β‰ match u with
+  [ var n β‡’ if (leb k n) then var (S n) else u
+  | par x0 β‡’ if (x0 == x) then (var k) else u
+  | app v1 v2 β‡’ app (vclose_tm_aux v1 x k) (vclose_tm_aux v2 x k)
+  | abs s v β‡’ abs s (vclose_tm_aux v x (S k)) ].
+definition vclose_tm β‰ Ξ»u,x.vclose_tm_aux u x O.  
+
+definition vopen_var β‰ Ξ»n,x,k.match eqb n k with
+ [ true β‡’ par x
+ | false β‡’ match leb n k with
+   [ true β‡’ var n
+   | false β‡’ var (pred n) ] ].
+
+let rec vopen_tm_aux u x k β‰ match u with
+  [ var n β‡’ vopen_var n x k
+  | par x0 β‡’ u
+  | app v1 v2 β‡’ app (vopen_tm_aux v1 x k) (vopen_tm_aux v2 x k)
+  | abs s v β‡’ abs s (vopen_tm_aux v x (S k)) ].
+definition vopen_tm β‰ Ξ»u,x.vopen_tm_aux u x O.
+
+let rec FV u β‰ match u with 
+  [ par x β‡’ [x]
+  | app v1 v2 β‡’ FV v1@FV v2
+  | abs s v β‡’ FV v
+  | _ β‡’ [ ] ].  
+
+definition lam β‰ Ξ»x,s,u.abs s (vclose_tm u x).
+
+let rec Pi_map_tm p u on u β‰ match u with
+[ par x β‡’ par (p x)
+| var _ β‡’ u
+| app v1 v2 β‡’ app (Pi_map_tm p v1) (Pi_map_tm p v2)
+| abs s v β‡’ abs s (Pi_map_tm p v) ].
+
+interpretation "permutation of tm" 'middot p x = (Pi_map_tm p x).
+
+notation "hvbox(u⌈xβŒ‰)"
+  with precedence 45
+  for @{ 'open $u $x }.
+
+(*
+notation "hvbox(u⌈xβŒ‰)"
+  with precedence 45
+  for @{ 'open $u $x }.
+notation "❴ u β΅ x" non associative with precedence 90 for @{ 'open $u $x }.
+*)
+interpretation "ln term variable open" 'open u x = (vopen_tm u x).
+notation < "hvbox(Ξ½ x break . u)"
+ with precedence 20
+for @{'nu $x $u }.
+notation > "Ξ½ list1 x sep , . term 19 u" with precedence 20
+  for ${ fold right @{$u} rec acc @{'nu $x $acc)} }.
+interpretation "ln term variable close" 'nu x u = (vclose_tm u x).
+
+let rec tm_height u β‰ match u with
+[ app v1 v2 β‡’ S (max (tm_height v1) (tm_height v2))
+| abs s v β‡’ S (tm_height v) 
+| _ β‡’ O ].
+
+theorem le_n_O_rect_Type0 : βˆ€n:nat. n β‰€ O β†’ βˆ€P: nat β†’Type[0]. P O β†’ P n.
+#n (cases n) // #a #abs cases (?:False) /2/ qed. 
+
+theorem nat_rect_Type0_1 : βˆ€n:nat.βˆ€P:nat β†’ Type[0]. 
+(βˆ€m.(βˆ€p. p < m β†’ P p) β†’ P m) β†’ P n.
+#n #P #H 
+cut (βˆ€q:nat. q β‰€ n β†’ P q) /2/
+(elim n) 
+ [#q #HleO (* applica male *) 
+    @(le_n_O_rect_Type0 ? HleO)
+    @H #p #ltpO cases (?:False) /2/ (* 3 *)
+ |#p #Hind #q #HleS 
+    @H #a #lta @Hind @le_S_S_to_le /2/
+ ]
+qed.
+
+lemma leb_false_to_lt : βˆ€n,m. leb n m = false β†’ m < n.
+#n elim n
+[ #m normalize #H destruct(H)
+| #n0 #IH * // #m normalize #H @le_S_S @IH // ]
+qed.
+
+lemma nominal_eta_aux : βˆ€x,u.x βˆ‰ FV u β†’ βˆ€k.vclose_tm_aux (vopen_tm_aux u x k) x k = u.
+#x #u elim u
+[ #n #_ #k normalize cases (decidable_eq_nat n k) #Hnk
+  [ >Hnk >eqb_n_n whd in βŠ’ (??%?); >(\b ?) //
+  | >(not_eq_to_eqb_false β€¦ Hnk) normalize cases (true_or_false (leb n k)) #Hleb
+    [ >Hleb normalize >(?:leb k n = false) //
+      @lt_to_leb_false @not_eq_to_le_to_lt /2/
+    | >Hleb normalize >(?:leb k (pred n) = true) normalize
+      [ cases (leb_false_to_lt β€¦ Hleb) //
+      | @le_to_leb_true cases (leb_false_to_lt β€¦ Hleb) normalize /2/ ] ] ]
+| #y normalize in βŠ’ (%β†’?β†’?); #Hy whd in βŠ’ (?β†’??%?); >(\bf ?) // @(not_to_not β€¦ Hy) //
+| #s #v #IH normalize #Hv #k >IH // @Hv
+| #v1 #v2 #IH1 #IH2 normalize #Hv1v2 #k 
+  >IH1 [ >IH2 // | @(not_to_not β€¦ Hv1v2) @in_list_to_in_list_append_l ]
+  @(not_to_not β€¦ Hv1v2) @in_list_to_in_list_append_r ]
+qed.
+
+corollary nominal_eta : βˆ€x,u.x βˆ‰ FV u β†’ (Ξ½x.u⌈xβŒ‰) = u.
+#x #u #Hu @nominal_eta_aux //
+qed.
+
+lemma eq_height_vopen_aux : βˆ€v,x,k.tm_height (vopen_tm_aux v x k) = tm_height v.
+#v #x elim v
+[ #n #k normalize cases (eqb n k) // cases (leb n k) //
+| #u #k %
+| #s #u #IH #k normalize >IH %
+| #u1 #u2 #IH1 #IH2 #k normalize >IH1 >IH2 % ]
+qed.
+
+corollary eq_height_vopen : βˆ€v,x.tm_height (v⌈xβŒ‰) = tm_height v.
+#v #x @eq_height_vopen_aux
+qed.
+
+theorem pretm_ind_plus_aux : 
+ βˆ€P:pretm β†’ Type[0].
+   (βˆ€x:𝔸.P (par x)) β†’ 
+   (βˆ€n:β„•.P (var n)) β†’ 
+   (βˆ€v1,v2. P v1 β†’ P v2 β†’ P (app v1 v2)) β†’ 
+   βˆ€C:list π”Έ.
+   (βˆ€x,s,v.x βˆ‰ FV v β†’ x βˆ‰ C β†’ P (v⌈xβŒ‰) β†’ P (lam x s (v⌈xβŒ‰))) β†’
+ βˆ€n,u.tm_height u β‰€ n β†’ P u.
+#P #Hpar #Hvar #Happ #C #Hlam #n change with ((Ξ»n.?) n); @(nat_rect_Type0_1 n ??)
+#m cases m
+[ #_ * /2/
+  [ normalize #s #v #Hfalse cases (?:False) cases (not_le_Sn_O (tm_height v)) /2/
+  | #v1 #v2 whd in βŠ’ (?%?β†’?); #Hfalse cases (?:False) cases (not_le_Sn_O (S (max ??))) /2/ ] ]
+-m #m #IH * /2/
+[ #s #v whd in βŠ’ (?%?β†’?); #Hv
+  lapply (p_fresh β€¦ (C@FV v)) letin y β‰ (N_fresh β€¦ (C@FV v)) #Hy
+  >(?:abs s v = lam y s (v⌈yβŒ‰))
+  [| whd in βŠ’ (???%); >nominal_eta // @(not_to_not β€¦ Hy) @in_list_to_in_list_append_r ] 
+  @Hlam
+  [ @(not_to_not β€¦ Hy) @in_list_to_in_list_append_r
+  | @(not_to_not β€¦ Hy) @in_list_to_in_list_append_l ]
+  @IH [| @Hv | >eq_height_vopen % ]
+| #v1 #v2 whd in βŠ’ (?%?β†’?); #Hv @Happ
+  [ @IH [| @Hv | // ] | @IH [| @Hv | // ] ] ]
+qed.
+
+corollary pretm_ind_plus :
+ βˆ€P:pretm β†’ Type[0].
+   (βˆ€x:𝔸.P (par x)) β†’ 
+   (βˆ€n:β„•.P (var n)) β†’ 
+   (βˆ€v1,v2. P v1 β†’ P v2 β†’ P (app v1 v2)) β†’ 
+   βˆ€C:list π”Έ.
+   (βˆ€x,s,v.x βˆ‰ FV v β†’ x βˆ‰ C β†’ P (v⌈xβŒ‰) β†’ P (lam x s (v⌈xβŒ‰))) β†’
+ βˆ€u.P u.
+#P #Hpar #Hvar #Happ #C #Hlam #u @pretm_ind_plus_aux /2/
+qed.
+
+(* maps a permutation to a list of terms *)
+definition Pi_map_list : (𝔸 β†’ π”Έ) β†’ list π”Έ β†’ list π”Έ β‰ map π”Έ π”Έ .
+
+(* interpretation "permutation of name list" 'middot p x = (Pi_map_list p x).*)
+
+(*
+inductive tm : pretm β†’ Prop β‰ 
+| tm_par : βˆ€x:𝔸.tm (par x)
+| tm_app : βˆ€u,v.tm u β†’ tm v β†’ tm (app u v)
+| tm_lam : βˆ€x,s,u.tm u β†’ tm (lam x s u).
+
+inductive ctx_aux : nat β†’ pretm β†’ Prop β‰ 
+| ctx_var : βˆ€n,k.n < k β†’ ctx_aux k (var n)
+| ctx_par : βˆ€x,k.ctx_aux k (par x)
+| ctx_app : βˆ€u,v,k.ctx_aux k u β†’ ctx_aux k v β†’ ctx_aux k (app u v)
+(* Γ¨ sostituibile da ctx_lam ? *)
+| ctx_abs : βˆ€s,u.ctx_aux (S k) u β†’ ctx_aux k (abs s u).
+*)
+
+inductive tm_or_ctx (k:nat) : pretm β†’ Type[0] β‰ 
+| toc_var : βˆ€n.n < k β†’ tm_or_ctx k (var n)
+| toc_par : βˆ€x.tm_or_ctx k (par x)
+| toc_app : βˆ€u,v.tm_or_ctx k u β†’ tm_or_ctx k v β†’ tm_or_ctx k (app u v)
+| toc_lam : βˆ€x,s,u.tm_or_ctx k u β†’ tm_or_ctx k (lam x s u).
+
+definition tm β‰ Ξ»t.tm_or_ctx O t.
+definition ctx β‰ Ξ»t.tm_or_ctx 1 t.
+
+record TM : Type[0] β‰ {
+  pretm_of_TM :> pretm;
+  tm_of_TM : tm pretm_of_TM
+}.
+
+record CTX : Type[0] β‰ {
+  pretm_of_CTX :> pretm;
+  ctx_of_CTX : ctx pretm_of_CTX
+}.
+
+inductive tm2 : pretm β†’ Type[0] β‰ 
+| tm_par : βˆ€x.tm2 (par x)
+| tm_app : βˆ€u,v.tm2 u β†’ tm2 v β†’ tm2 (app u v)
+| tm_lam : βˆ€x,s,u.x βˆ‰ FV u β†’ (βˆ€y.y βˆ‰ FV u β†’ tm2 (u⌈yβŒ‰)) β†’ tm2 (lam x s (u⌈xβŒ‰)).
+
+(*
+inductive tm' : pretm β†’ Prop β‰ 
+| tm_par : βˆ€x.tm' (par x)
+| tm_app : βˆ€u,v.tm' u β†’ tm' v β†’ tm' (app u v)
+| tm_lam : βˆ€x,s,u,C.x βˆ‰ FV u β†’ x βˆ‰ C β†’ (βˆ€y.y βˆ‰ FV u β†’ tm' (❴u❡y)) β†’ tm' (lam x s (❴u❡x)).
+*)
+
+axiom swap_inj : βˆ€N.βˆ€z1,z2,x,y.swap N z1 z2 x = swap N z1 z2 y β†’ x = y.
+
+lemma pi_vclose_tm : 
+  βˆ€z1,z2,x,u.swap π”Έ z1 z2Β·(Ξ½x.u) = (Ξ½ swap ? z1 z2 x.swap π”Έ z1 z2 Β· u).
+#z1 #z2 #x #u
+change with (vclose_tm_aux ???) in match (vclose_tm ??);
+change with (vclose_tm_aux ???) in βŠ’ (???%); lapply O elim u
+[3:whd in βŠ’ (?β†’?β†’(?β†’ ??%%)β†’?β†’??%%); //
+|4:whd in βŠ’ (?β†’?β†’(?β†’??%%)β†’(?β†’??%%)β†’?β†’??%%); //
+| #n #k whd in βŠ’ (??(??%)%); cases (leb k n) normalize %
+| #x0 #k cases (true_or_false (x0==z1)) #H1 >H1 whd in βŠ’ (??%%);
+  [ cases (true_or_false (x0==x)) #H2 >H2 whd in βŠ’ (??(??%)%);
+    [ <(\P H2) >H1 whd in βŠ’ (??(??%)%); >(\b ?) // >(\b ?) //
+    | >H2 whd in match (swap ????); >H1
+      whd in match (if false then var k else ?);
+      whd in match (if true then z2 else ?); >(\bf ?)
+      [ >(\P H1) >swap_left %
+      | <(swap_inv ? z1 z2 z2) in βŠ’ (?(??%?)); % #H3
+        lapply (swap_inj β€¦ H3) >swap_right #H4 <H4 in H2; >H1 #H destruct (H) ]
+    ]
+  | >(?:(swap ? z1 z2 x0 == swap ? z1 z2 x) = (x0 == x))
+    [| cases (true_or_false (x0==x)) #H2 >H2
+      [ >(\P H2) @(\b ?) %
+      | @(\bf ?) % #H >(swap_inj β€¦ H) in H2; >(\b ?) // #H0 destruct (H0) ] ]
+    cases (true_or_false (x0==x)) #H2 >H2 whd in βŠ’ (??(??%)%); 
+    [ <(\P H2) >H1 >(\b (refl ??)) %
+    | >H1 >H2 % ]
+    ]
+  ]
+qed.
+
+lemma pi_vopen_tm : 
+  βˆ€z1,z2,x,u.swap π”Έ z1 z2Β·(u⌈xβŒ‰) = (swap π”Έ z1 z2 Β· u⌈swap π”Έ z1 z2 xβŒ‰).
+#z1 #z2 #x #u
+change with (vopen_tm_aux ???) in match (vopen_tm ??);
+change with (vopen_tm_aux ???) in βŠ’ (???%); lapply O elim u //
+[2: #s #v whd in βŠ’ ((?β†’??%%)β†’?β†’??%%); //
+|3: #v1 #v2 whd in βŠ’ ((?β†’??%%)β†’(?β†’??%%)β†’?β†’??%%); /2/ ]
+#n #k whd in βŠ’ (??(??%)%); cases (true_or_false (eqb n k)) #H1 >H1 //
+cases (true_or_false (leb n k)) #H2 >H2 normalize //
+qed.
+
+lemma pi_lam : 
+  βˆ€z1,z2,x,s,u.swap π”Έ z1 z2 Β· lam x s u = lam (swap π”Έ z1 z2 x) s (swap π”Έ z1 z2 Β· u).
+#z1 #z2 #x #s #u whd in βŠ’ (???%); <(pi_vclose_tm β€¦) %
+qed.
+
+lemma eqv_FV : βˆ€z1,z2,u.FV (swap π”Έ z1 z2 Β· u) = Pi_map_list (swap π”Έ z1 z2) (FV u).
+#z1 #z2 #u elim u //
+[ #s #v #H @H
+| #v1 #v2 whd in βŠ’ (??%%β†’??%%β†’??%%); #H1 #H2 >H1 >H2
+  whd in βŠ’ (???(????%)); /2/ ]
+qed.
+
+lemma swap_inv_tm : βˆ€z1,z2,u.swap π”Έ z1 z2 Β· (swap π”Έ z1 z2 Β· u) = u.
+#z1 #z2 #u elim u 
+[1: #n %
+|3: #s #v whd in βŠ’ (?β†’??%%); //
+|4: #v1 #v2 #Hv1 #Hv2 whd in βŠ’ (??%%); // ]
+#x whd in βŠ’ (??%?); >swap_inv %
+qed.
+
+lemma eqv_in_list : βˆ€x,l,z1,z2.x βˆˆ l β†’ swap π”Έ z1 z2 x βˆˆ Pi_map_list (swap π”Έ z1 z2) l.
+#x #l #z1 #z2 #Hin elim Hin
+[ #x0 #l0 %
+| #x1 #x2 #l0 #Hin #IH %2 @IH ]
+qed.
+
+lemma eqv_tm2 : βˆ€u.tm2 u β†’ βˆ€z1,z2.tm2 ((swap ? z1 z2)Β·u).
+#u #Hu #z1 #z2 letin p β‰ (swap ? z1 z2) elim Hu /2/
+#x #s #v #Hx #Hv #IH >pi_lam >pi_vopen_tm %3
+[ @(not_to_not β€¦ Hx) -Hx #Hx
+  <(swap_inv ? z1 z2 x) <(swap_inv_tm z1 z2 v) >eqv_FV @eqv_in_list //
+| #y #Hy <(swap_inv ? z1 z2 y)
+  <pi_vopen_tm @IH @(not_to_not β€¦ Hy) -Hy #Hy <(swap_inv ? z1 z2 y)
+  >eqv_FV @eqv_in_list //
+]
+qed.
+
+lemma vclose_vopen_aux : βˆ€x,u,k.vopen_tm_aux (vclose_tm_aux u x k) x k = u.
+#x #u elim u [1,3,4:normalize //]
+[ #n #k cases (true_or_false (leb k n)) #H >H whd in βŠ’ (??%?);
+  [ cases (true_or_false (eqb (S n) k)) #H1 >H1
+    [ <(eqb_true_to_eq β€¦ H1) in H; #H lapply (leb_true_to_le β€¦ H) -H #H
+      cases (le_to_not_lt β€¦ H) -H #H cases (H ?) %
+    | whd in βŠ’ (??%?); >lt_to_leb_false // @le_S_S /2/ ]
+  | cases (true_or_false (eqb n k)) #H1 >H1 normalize
+    [ >(eqb_true_to_eq β€¦ H1) in H; #H lapply (leb_false_to_not_le β€¦ H) -H
+      * #H cases (H ?) %
+    | >le_to_leb_true // @not_lt_to_le % #H2 >le_to_leb_true in H;
+      [ #H destruct (H) | /2/ ]
+    ]
+  ]
+| #x0 #k whd in βŠ’ (??(?%??)?); cases (true_or_false (x0==x)) 
+  #H1 >H1 normalize // >(\P H1) >eqb_n_n % ]
+qed.      
+
+lemma vclose_vopen : βˆ€x,u.((Ξ½x.u)⌈xβŒ‰) = u. #x #u @vclose_vopen_aux
+qed.
+
+(*
+theorem tm_to_tm : βˆ€t.tm' t β†’ tm t.
+#t #H elim H
+*)
+
+lemma in_list_singleton : βˆ€T.βˆ€t1,t2:T.t1 βˆˆ [t2] β†’ t1 = t2.
+#T #t1 #t2 #H @(in_list_inv_ind ??? H) /2/
+qed.
+
+lemma fresh_vclose_tm_aux : βˆ€u,x,k.x βˆ‰ FV (vclose_tm_aux u x k).
+#u #x elim u //
+[ #n #k normalize cases (leb k n) normalize //
+| #x0 #k whd in βŠ’ (?(???(?%))); cases (true_or_false (x0==x)) #H >H normalize //
+  lapply (\Pf H) @not_to_not #Hin >(in_list_singleton ??? Hin) %
+| #v1 #v2 #IH1 #IH2 #k normalize % #Hin cases (in_list_append_to_or_in_list ???? Hin) -Hin #Hin
+  [ cases (IH1 k) -IH1 #IH1 @IH1 @Hin | cases (IH2 k) -IH2 #IH2 @IH2 @Hin ]
+qed.
+
+lemma fresh_vclose_tm : βˆ€u,x.x βˆ‰ FV (Ξ½x.u). //
+qed.
+
+lemma fresh_swap_tm : βˆ€z1,z2,u.z1 βˆ‰ FV u β†’ z2 βˆ‰ FV u β†’ swap π”Έ z1 z2 Β· u = u.
+#z1 #z2 #u elim u
+[2: normalize in βŠ’ (?β†’%β†’%β†’?); #x #Hz1 #Hz2 whd in βŠ’ (??%?); >swap_other //
+  [ @(not_to_not β€¦ Hz2) | @(not_to_not β€¦ Hz1) ] //
+|1: //
+| #s #v #IH normalize #Hz1 #Hz2 >IH // [@Hz2|@Hz1]
+| #v1 #v2 #IH1 #IH2 normalize #Hz1 #Hz2
+  >IH1 [| @(not_to_not β€¦ Hz2) @in_list_to_in_list_append_l | @(not_to_not β€¦ Hz1) @in_list_to_in_list_append_l ]
+  >IH2 // [@(not_to_not β€¦ Hz2) @in_list_to_in_list_append_r | @(not_to_not β€¦ Hz1) @in_list_to_in_list_append_r ]
+]
+qed.
+
+theorem tm_to_tm2 : βˆ€u.tm u β†’ tm2 u.
+#t #Ht elim Ht
+[ #n #Hn cases (not_le_Sn_O n) #Hfalse cases (Hfalse Hn)
+| @tm_par
+| #u #v #Hu #Hv @tm_app
+| #x #s #u #Hu #IHu <(vclose_vopen x u) @tm_lam
+  [ @fresh_vclose_tm
+  | #y #Hy <(fresh_swap_tm x y (Ξ½x.u)) /2/ @fresh_vclose_tm ]
+]
+qed.
+
+theorem tm2_to_tm : βˆ€u.tm2 u β†’ tm u.
+#u #pu elim pu /2/ #x #s #v #Hx #Hv #IH %4 @IH //
+qed.
+
+definition PAR β‰ Ξ»x.mk_TM (par x) ?. // qed.
+definition APP β‰ Ξ»u,v:TM.mk_TM (app u v) ?./2/ qed.
+definition LAM β‰ Ξ»x,s.Ξ»u:TM.mk_TM (lam x s u) ?./2/ qed.
+
+axiom vopen_tm_down : βˆ€u,x,k.tm_or_ctx (S k) u β†’ tm_or_ctx k (u⌈xβŒ‰).
+(* needs true_plus_false
+
+#u #x #k #Hu elim Hu
+[ #n #Hn normalize cases (true_or_false (eqb n O)) #H >H [%2]
+  normalize >(?: leb n O = false) [|cases n in H; // >eqb_n_n #H destruct (H) ]
+  normalize lapply Hn cases n in H; normalize [ #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+  #n0 #_ #Hn0 % @le_S_S_to_le //
+| #x0 %2
+| #v1 #v2 #Hv1 #Hv2 #IH1 #IH2 %3 //
+| #x0 #s #v #Hv #IH normalize @daemon
+]
+qed.
+*)
+
+definition vopen_TM β‰ Ξ»u:CTX.Ξ»x.mk_TM (u⌈xβŒ‰) (vopen_tm_down β€¦). @ctx_of_CTX qed.
+
+axiom vclose_tm_up : βˆ€u,x,k.tm_or_ctx k u β†’ tm_or_ctx (S k) (Ξ½x.u).
+
+definition vclose_TM β‰ Ξ»u:TM.Ξ»x.mk_CTX (Ξ½x.u) (vclose_tm_up β€¦). @tm_of_TM qed.
+
+interpretation "ln wf term variable open" 'open u x = (vopen_TM u x).
+interpretation "ln wf term variable close" 'nu x u = (vclose_TM u x).
+
+theorem tm_alpha : βˆ€x,y,s,u.x βˆ‰ FV u β†’ y βˆ‰ FV u β†’ lam x s (u⌈xβŒ‰) = lam y s (u⌈yβŒ‰).
+#x #y #s #u #Hx #Hy whd in βŠ’ (??%%); @eq_f >nominal_eta // >nominal_eta //
+qed.
+
+theorem TM_ind_plus : 
+(* non si puΓ² dare il principio in modo dipendente (almeno utilizzando tm2)
+   la "prova" purtroppo Γ¨ in Type e non si puΓ² garantire che sia esattamente
+   quella che ci aspetteremmo
+ *)
+ βˆ€P:pretm β†’ Type[0].
+   (βˆ€x:𝔸.P (PAR x)) β†’ 
+   (βˆ€v1,v2:TM.P v1 β†’ P v2 β†’ P (APP v1 v2)) β†’ 
+   βˆ€C:list π”Έ.
+   (βˆ€x,s.βˆ€v:CTX.x βˆ‰ FV v β†’ x βˆ‰ C β†’ 
+     (βˆ€y.y βˆ‰ FV v β†’ P (v⌈yβŒ‰)) β†’ P (LAM x s (v⌈xβŒ‰))) β†’
+ βˆ€u:TM.P u.
+#P #Hpar #Happ #C #Hlam * #u #pu elim (tm_to_tm2 u pu) //
+[ #v1 #v2 #pv1 #pv2 #IH1 #IH2 @(Happ (mk_TM β€¦) (mk_TM β€¦)) /2/
+| #x #s #v #Hx #pv #IH
+  lapply (p_fresh β€¦ (C@FV v)) letin x0 β‰ (N_fresh β€¦ (C@FV v)) #Hx0
+  >(?:lam x s (v⌈xβŒ‰) = lam x0 s (v⌈x0βŒ‰))
+  [|@tm_alpha // @(not_to_not β€¦ Hx0) @in_list_to_in_list_append_r ]
+  @(Hlam x0 s (mk_CTX v ?) ??)
+  [ <(nominal_eta β€¦ Hx) @vclose_tm_up @tm2_to_tm @pv //
+  | @(not_to_not β€¦ Hx0) @in_list_to_in_list_append_r
+  | @(not_to_not β€¦ Hx0) @in_list_to_in_list_append_l
+  | @IH ]
+]
+qed.
+
+notation 
+"hvbox('nominal' u 'return' out 'with' 
+       [ 'xpar' ident x β‡’ f1 
+       | 'xapp' ident v1 ident v2 ident recv1 ident recv2 β‡’ f2 
+       | 'xlam' β¨ident y # C❩ ident s ident w ident py1 ident py2 ident recw β‡’ f3 ])"
+with precedence 48 
+for @{ TM_ind_plus $out (Ξ»${ident x}:?.$f1)
+       (Ξ»${ident v1}:?.Ξ»${ident v2}:?.Ξ»${ident recv1}:?.Ξ»${ident recv2}:?.$f2)
+       $C (Ξ»${ident y}:?.Ξ»${ident s}:?.Ξ»${ident w}:?.Ξ»${ident py1}:?.Ξ»${ident py2}:?.Ξ»${ident recw}:?.$f3)
+       $u }.
+       
+(* include "basics/jmeq.ma".*)
+
+definition subst β‰ (Ξ»u:TM.Ξ»x,v.
+  nominal u return (Ξ»_.TM) with 
+  [ xpar x0 β‡’ match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ]
+  | xapp v1 v2 recv1 recv2 β‡’ APP recv1 recv2
+  | xlam β¨y # x::FV v❩ s w py1 py2 recw β‡’ LAM y s (recw y py1) ]).
+
+lemma fasfd : βˆ€s,v. pretm_of_TM (subst (LAM O s (PAR 1)) O v) = pretm_of_TM (LAM O s (PAR 1)).
+#s #v normalize in βŠ’ (??%?);
+
+
+theorem tm2_ind_plus : 
+(* non si puΓ² dare il principio in modo dipendente (almeno utilizzando tm2) *)
+ βˆ€P:pretm β†’ Type[0].
+   (βˆ€x:𝔸.P (par x)) β†’ 
+   (βˆ€v1,v2.tm2 v1 β†’ tm2 v2 β†’ P v1 β†’ P v2 β†’ P (app v1 v2)) β†’ 
+   βˆ€C:list π”Έ.
+   (βˆ€x,s,v.x βˆ‰ FV v β†’ x βˆ‰ C β†’ (βˆ€y.y βˆ‰ FV v β†’ tm2 (v⌈yβŒ‰)) β†’ 
+     (βˆ€y.y βˆ‰ FV v β†’ P (v⌈yβŒ‰)) β†’ P (lam x s (v⌈xβŒ‰))) β†’
+ βˆ€u.tm2 u β†’ P u.
+#P #Hpar #Happ #C #Hlam #u #pu elim pu /2/
+#x #s #v #px #pv #IH 
+lapply (p_fresh β€¦ (C@FV v)) letin y β‰ (N_fresh β€¦ (C@FV v)) #Hy
+>(?:lam x s (v⌈xβŒ‰) = lam y s (v⌈yβŒ‰)) [| @tm_alpha // @(not_to_not β€¦ Hy) @in_list_to_in_list_append_r ]
+@Hlam /2/ lapply Hy -Hy @not_to_not #Hy
+[ @in_list_to_in_list_append_r @Hy | @in_list_to_in_list_append_l @Hy ]
+qed.
+
+definition check_tm β‰ 
+  Ξ»u.pretm_ind_plus ? (Ξ»_.true) (Ξ»_.false) 
+    (Ξ»v1,v2,r1,r2.r1 βˆ§ r2) [ ] (Ξ»x,s,v,pv1,pv2,rv.rv) u.
+
+(*
+lemma check_tm_complete : βˆ€u.tm u β†’ check_tm u = true.
+#u #pu @(tm2_ind_plus β€¦ [ ] β€¦ (tm_to_tm2 ? pu)) //
+[ #v1 #v2 #pv1 #pv2 #IH1 #IH2
+| #x #s #v #Hx1 #Hx2 #Hv #IH
+*)
+
+notation 
+"hvbox('nominal' u 'return' out 'with' 
+       [ 'xpar' ident x β‡’ f1 
+       | 'xapp' ident v1 ident v2 ident pv1 ident pv2 ident recv1 ident recv2 β‡’ f2 
+       | 'xlam' β¨ident y # C❩ ident s ident w ident py1 ident py2 ident pw ident recw β‡’ f3 ])"
+with precedence 48 
+for @{ tm2_ind_plus $out (Ξ»${ident x}:?.$f1)
+       (Ξ»${ident v1}:?.Ξ»${ident v2}:?.Ξ»${ident pv1}:?.Ξ»${ident pv2}:?.Ξ»${ident recv1}:?.Ξ»${ident recv2}:?.$f2)
+       $C (Ξ»${ident y}:?.Ξ»${ident s}:?.Ξ»${ident w}:?.Ξ»${ident py1}:?.Ξ»${ident py2}:?.Ξ»${ident pw}:?.Ξ»${ident recw}:?.$f3)
+       ? (tm_to_tm2 ? $u) }.
+(* notation 
+"hvbox('nominal' u 'with' 
+       [ 'xlam' ident x # C ident s ident w β‡’ f3 ])"
+with precedence 48 
+for @{ tm2_ind_plus ???
+ $C (Ξ»${ident x}:?.Ξ»${ident s}:?.Ξ»${ident w}:?.Ξ»${ident py1}:?.Ξ»${ident py2}:?.
+     Ξ»${ident pw}:?.Ξ»${ident recw}:?.$f3) $u (tm_to_tm2 ??) }.
+*)
+
+
+definition subst β‰ (Ξ»u.Ξ»pu:tm u.Ξ»x,v.
+  nominal pu return (Ξ»_.pretm) with 
+  [ xpar x0 β‡’ match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ]
+  | xapp v1 v2 pv1 pv2 recv1 recv2 β‡’ app recv1 recv2
+  | xlam β¨y # x::FV v❩ s w py1 py2 pw recw β‡’ lam y s (recw y py1) ]).
+  
+lemma fasfd : βˆ€x,s,u,p1,v. subst (lam x s u) p1 x v = lam x s u.
+#x #s #u #p1 #v
+
+
+definition subst β‰ Ξ»u.Ξ»pu:tm u.Ξ»x,y.
+  tm2_ind_plus ?
+  (* par x0 *)              (Ξ»x0.match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ])
+  (* app v1 v2 *)           (Ξ»v1,v2,pv1,pv2,recv1,recv2.app recv1 recv2)
+  (* lam y#(x::FV v) s w *) (x::FV v) (Ξ»y,s,w,py1,py2,pw,recw.lam y s (recw y py1)) 
+  u (tm_to_tm2 β€¦ pu).
+check subst
+definition subst β‰ Ξ»u.Ξ»pu:tm u.Ξ»x,v.
+  nominal u with 
+  [ xlam y # (x::FV v) s w ^ ? ].
+
+(*
+notation > "Ξ› ident x. ident T [ident x] β†¦ P"
+  with precedence 48 for @{'foo (Ξ»${ident x}.Ξ»${ident T}.$P)}.
+
+notation < "Ξ› ident x. ident T [ident x] β†¦ P"
+  with precedence 48 for @{'foo (Ξ»${ident x}:$Q.Ξ»${ident T}:$R.$P)}.
+*)
+
+(*
+notation 
+"hvbox('nominal' u 'with' 
+       [ 'xpar' ident x β‡’ f1 
+       | 'xapp' ident v1 ident v2  β‡’ f2
+       | 'xlam' ident x # C s w β‡’ f3 ])"
+with precedence 48 
+for @{ tm2_ind_plus ? (Ξ»${ident x}:$Tx.$f1) 
+ (Ξ»${ident v1}:$Tv1.Ξ»${ident v2}:$Tv2.Ξ»${ident pv1}:$Tpv1.Ξ»${ident pv2}:$Tpv2.Ξ»${ident recv1}:$Trv1.Ξ»${ident recv2}:$Trv2.$f2)
+ $C (Ξ»${ident x}:$Tx.Ξ»${ident s}:$Ts.Ξ»${ident w}:$Tw.Ξ»${ident py1}:$Tpy1.Ξ»${ident py2}:$Tpy2.Ξ»${ident pw}:$Tpw.Ξ»${ident recw}:$Trw.$f3) $u (tm_to_tm2 ??) }.
+*)
+
+(*
+notation 
+"hvbox('nominal' u 'with' 
+       [ 'xpar' ident x ^ f1 
+       | 'xapp' ident v1 ident v2 ^ f2 ])"
+(*       | 'xlam' ident x # C s w ^ f3 ]) *)
+with precedence 48 
+for @{ tm2_ind_plus ? (Ξ»${ident x}:$Tx.$f1) 
+ (Ξ»${ident v1}:$Tv1.Ξ»${ident v2}:$Tv2.Ξ»${ident pv1}:$Tpv1.Ξ»${ident pv2}:$Tpv2.Ξ»${ident recv1}:$Trv1.Ξ»${ident recv2}:$Trv2.$f2)
+ $C (Ξ»${ident x}:$Tx.Ξ»${ident s}:$Ts.Ξ»${ident w}:$Tw.Ξ»${ident py1}:$Tpy1.Ξ»${ident py2}:$Tpy2.Ξ»${ident pw}:$Tpw.Ξ»${ident recw}:$Trw.$f3) $u (tm_to_tm2 ??) }.
+*)
+notation 
+"hvbox('nominal' u 'with' 
+       [ 'xpar' ident x ^ f1 
+       | 'xapp' ident v1 ident v2 ^ f2 ])"
+with precedence 48 
+for @{ tm2_ind_plus ? (Ξ»${ident x}:?.$f1) 
+ (Ξ»${ident v1}:$Tv1.Ξ»${ident v2}:$Tv2.Ξ»${ident pv1}:$Tpv1.Ξ»${ident pv2}:$Tpv2.Ξ»${ident recv1}:$Trv1.Ξ»${ident recv2}:$Trv2.$f2)
+ $C (Ξ»${ident x}:?.Ξ»${ident s}:$Ts.Ξ»${ident w}:$Tw.Ξ»${ident py1}:$Tpy1.Ξ»${ident py2}:$Tpy2.Ξ»${ident pw}:$Tpw.Ξ»${ident recw}:$Trw.$f3) $u (tm_to_tm2 ??) }.
+
+
+definition subst β‰ Ξ»u.Ξ»pu:tm u.Ξ»x,v.
+  nominal u with 
+  [ xpar x0 ^ match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ]
+  | xapp v1 v2 ^ ? ].
+  | xlam y # (x::FV v) s w ^ ? ].
+  
+  
+  (* par x0 *)              (Ξ»x0.match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ])
+  (* app v1 v2 *)           (Ξ»v1,v2,pv1,pv2,recv1,recv2.app recv1 recv2)
+  (* lam y#(x::FV v) s w *) (x::FV v) (Ξ»y,s,w,py1,py2,pw,recw.lam y s (recw y py1)) 
+  u (tm_to_tm2 β€¦ pu).
+*)
+definition subst β‰ Ξ»u.Ξ»pu:tm u.Ξ»x,v.
+  tm2_ind_plus ?
+  (* par x0 *)              (Ξ»x0.match x == x0 with [ true β‡’ v | false β‡’ u ])
+  (* app v1 v2 *)           (Ξ»v1,v2,pv1,pv2,recv1,recv2.app recv1 recv2)
+  (* lam y#(x::FV v) s w *) (x::FV v) (Ξ»y,s,w,py1,py2,pw,recw.lam y s (recw y py1)) 
+  u (tm_to_tm2 β€¦ pu).
+
+check subst
+
+axiom in_Env : π”Έ Γ— tp β†’ Env β†’ Prop.
+notation "X β—ƒ G" non associative with precedence 45 for @{'lefttriangle $X $G}.
+interpretation "Env membership" 'lefttriangle x l = (in_Env x l).
+
+
+
+inductive judg : list tp β†’ tm β†’ tp β†’ Prop β‰ 
+| t_var : βˆ€g,n,t.Nth ? n g = Some ? t β†’ judg g (var n) t
+| t_app : βˆ€g,m,n,t,u.judg g m (arr t u) β†’ judg g n t β†’ judg g (app m n) u
+| t_abs : βˆ€g,t,m,u.judg (t::g) m u β†’ judg g (abs t m) (arr t u).
+
+definition Env := list (𝔸 Γ— tp).
+
+axiom vclose_env : Env β†’ list tp.
+axiom vclose_tm : Env β†’ tm β†’ tm.
+axiom Lam : π”Έ β†’ tp β†’ tm β†’ tm.
+definition Judg β‰ Ξ»G,M,T.judg (vclose_env G) (vclose_tm G M) T.
+definition dom β‰ Ξ»G:Env.map ?? (fst ??) G.
+
+definition sctx β‰ π”Έ Γ— tm.
+axiom swap_tm : π”Έ β†’ π”Έ β†’ tm β†’ tm.
+definition sctx_app : sctx β†’ π”Έ β†’ tm β‰ Ξ»M0,Y.let βŒ©X,MβŒͺ β‰ M0 in swap_tm X Y M.
+
+axiom in_list : βˆ€A:Type[0].A β†’ list A β†’ Prop.
+interpretation "list membership" 'mem x l = (in_list ? x l).
+interpretation "list non-membership" 'notmem x l = (Not (in_list ? x l)).
+
+axiom in_Env : π”Έ Γ— tp β†’ Env β†’ Prop.
+notation "X β—ƒ G" non associative with precedence 45 for @{'lefttriangle $X $G}.
+interpretation "Env membership" 'lefttriangle x l = (in_Env x l).
+
+let rec FV M β‰ match M with 
+  [ par X β‡’ [X]
+  | app M1 M2 β‡’ FV M1@FV M2
+  | abs T M0 β‡’ FV M0
+  | _ β‡’ [ ] ].
+
+(* axiom Lookup : π”Έ β†’ Env β†’ option tp. *)
+
+(* forma alto livello del judgment
+   t_abs* : βˆ€G,T,X,M,U.
+            (βˆ€Y βˆ‰ supp(M).Judg (〈Y,TβŒͺ::G) (M[Y]) U) β†’ 
+            Judg G (Lam X T (M[X])) (arr T U) *)
+
+(* prima dimostrare, poi perfezionare gli assiomi, poi dimostrarli *)
+
+axiom Judg_ind : βˆ€P:Env β†’ tm β†’ tp β†’ Prop.
+  (βˆ€X,G,T.〈X,TβŒͺ β—ƒ G β†’ P G (par X) T) β†’ 
+  (βˆ€G,M,N,T,U.
+    Judg G M (arr T U) β†’ Judg G N T β†’ 
+    P G M (arr T U) β†’ P G N T β†’ P G (app M N) U) β†’ 
+  (βˆ€G,T1,T2,X,M1.
+    (βˆ€Y.Y βˆ‰ (FV (Lam X T1 (sctx_app M1 X))) β†’ Judg (〈Y,T1βŒͺ::G) (sctx_app M1 Y) T2) β†’
+    (βˆ€Y.Y βˆ‰ (FV (Lam X T1 (sctx_app M1 X))) β†’ P (〈Y,T1βŒͺ::G) (sctx_app M1 Y) T2) β†’ 
+    P G (Lam X T1 (sctx_app M1 X)) (arr T1 T2)) β†’ 
+  βˆ€G,M,T.Judg G M T β†’ P G M T.
+
+axiom t_par : βˆ€X,G,T.〈X,TβŒͺ β—ƒ G β†’ Judg G (par X) T.
+axiom t_app2 : βˆ€G,M,N,T,U.Judg G M (arr T U) β†’ Judg G N T β†’ Judg G (app M N) U.
+axiom t_Lam : βˆ€G,X,M,T,U.Judg (〈X,TβŒͺ::G) M U β†’ Judg G (Lam X T M) (arr T U).
+
+definition subenv β‰ Ξ»G1,G2.βˆ€x.x β—ƒ G1 β†’ x β—ƒ G2.
+interpretation "subenv" 'subseteq G1 G2 = (subenv G1 G2).
+
+axiom daemon : βˆ€P:Prop.P.
+
+theorem weakening : βˆ€G1,G2,M,T.G1 βŠ† G2 β†’ Judg G1 M T β†’ Judg G2 M T.
+#G1 #G2 #M #T #Hsub #HJ lapply Hsub lapply G2 -G2 change with (βˆ€G2.?)
+@(Judg_ind β€¦ HJ)
+[ #X #G #T0 #Hin #G2 #Hsub @t_par @Hsub //
+| #G #M0 #N #T0 #U #HM0 #HN #IH1 #IH2 #G2 #Hsub @t_app2
+  [| @IH1 // | @IH2 // ]
+| #G #T1 #T2 #X #M1 #HM1 #IH #G2 #Hsub @t_Lam @IH 
+  [ (* trivial property of Lam *) @daemon 
+  | (* trivial property of subenv *) @daemon ]
+]
+qed.
+
+(* Serve un tipo Tm per i termini localmente chiusi e i suoi principi di induzione e
+   ricorsione *)
\ No newline at end of file