]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/library/dama/lebesgue.ma
Stuff moved from old Matita.
[helm.git] / matita / matita / library / dama / lebesgue.ma
diff --git a/matita/matita/library/dama/lebesgue.ma b/matita/matita/library/dama/lebesgue.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cf96bf5
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,124 @@
+(**************************************************************************)
+(*       ___                                                              *)
+(*      ||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 "dama/sandwich.ma".
+include "dama/property_exhaustivity.ma".
+
+(* NOT DUALIZED *)
+alias symbol "low" = "lower".
+alias id "le" = "cic:/matita/dama/ordered_set/le.con".
+lemma order_converges_bigger_lowsegment:
+  ∀C:ordered_set.
+   ∀a:sequence (os_l C).∀s:segment C.∀H:∀i:nat.a i ∈ s. 
+     ∀x:C.∀p:order_converge C a x. 
+       ∀j. 𝕝_ s ≤ (pi1exT23 ???? p j).
+intros; cases p (xi yi Ux Dy Hxy); clear p; simplify; 
+cases Ux (Ixi Sxi); clear Ux; cases Dy (Dyi Iyi); clear Dy;
+cases (Hxy j) (Ia Sa); clear Hxy; cases Ia (Da SSa); cases Sa (Inca SIa); clear Ia Sa;
+intro H2; cases (SSa 𝕝_ s H2) (w Hw); simplify in Hw;
+lapply (H (w+j)) as K; cases (cases_in_segment ? s ? K); apply H3; apply Hw;
+qed.   
+  
+alias symbol "upp" = "uppper".
+alias symbol "leq" = "Ordered set less or equal than".
+lemma order_converges_smaller_upsegment:
+  ∀C:ordered_set.
+   ∀a:sequence (os_l C).∀s:segment C.∀H:∀i:nat.a i ∈ s. 
+     ∀x:C.∀p:order_converge C a x. 
+       ∀j. (pi2exT23 ???? p j) ≤ 𝕦_ s.
+intros; cases p (xi yi Ux Dy Hxy); clear p; simplify; 
+cases Ux (Ixi Sxi); clear Ux; cases Dy (Dyi Iyi); clear Dy;
+cases (Hxy j) (Ia Sa); clear Hxy; cases Ia (Da SSa); cases Sa (Inca SIa); clear Ia Sa;
+intro H2; cases (SIa 𝕦_ s H2) (w Hw); lapply (H (w+j)) as K; 
+cases (cases_in_segment ? s ? K); apply H1; apply Hw;  
+qed. 
+
+(* Theorem 3.10 *)
+theorem lebesgue_oc:
+  ∀C:ordered_uniform_space.
+   (∀s:‡C.order_continuity {[s]}) →
+    ∀a:sequence C.∀s:‡C.∀H:∀i:nat.a i ∈ s. 
+     ∀x:C.a order_converges x → 
+      x ∈ s ∧ 
+      ∀h:x ∈ s.
+       uniform_converge {[s]} (⌊n,≪a n,H n≫⌋) ≪x,h≫.
+intros; 
+generalize in match (order_converges_bigger_lowsegment ? a s H1 ? H2);
+generalize in match (order_converges_smaller_upsegment ? a s H1 ? H2);
+cases H2 (xi yi Hx Hy Hxy); clear H2; simplify in ⊢ ((?→???%) → (?→???%) → ?); intros;
+cut (∀i.xi i ∈ s) as Hxi; [2:
+  intros; apply (prove_in_segment (os_l C)); [apply (H3 i)] cases (Hxy i) (H5 _); cases H5 (H7 _);
+  lapply (H7 0) as K; cases (cases_in_segment ? s ? (H1 i)) (Pl Pu);
+  simplify in K:(? ? % ?); apply (hle_transitive (os_l C) (xi i) (a i) 𝕦_ s K Pu);] clear H3;
+cut (∀i.yi i ∈ s) as Hyi; [2:
+  intros; apply (prove_in_segment (os_l C)); [2:apply (H2 i)] cases (Hxy i) (_ H5); cases H5 (H7 _);
+  lapply (H7 0) as K; cases (cases_in_segment ? s ? (H1 i)) (Pl Pu); simplify in K;
+  apply (le_transitive 𝕝_ s ? ? ? K);apply Pl;] clear H2;
+split;
+[1: apply (uparrow_to_in_segment s ? Hxi ? Hx);
+|2: intros 3 (h);
+    letin Xi ≝ (⌊n,≪xi n, Hxi n≫⌋);
+    letin Yi ≝ (⌊n,≪yi n, Hyi n≫⌋);
+    letin Ai ≝ (⌊n,≪a n, H1 n≫⌋); 
+    apply (sandwich {[s]} ≪x, h≫ Xi Yi Ai); [4: assumption;]
+    [1: intro j; cases (Hxy j); cases H3; cases H4; split; clear H3 H4; simplify in H5 H7;
+        [apply (l2sl_ ? s (Xi j) (Ai j) (H5 0));|apply (l2sl_ ? s (Ai j) (Yi j) (H7 0))]
+    |2: cases (H s Xi ≪?,h≫) (Ux Uy); apply Ux; cases Hx; split; [intro i; apply (l2sl_ ? s (Xi i) (Xi (S i)) (H3 i));]
+        cases H4; split; [intro i; apply (l2sl_ ? s (Xi i) ≪x,h≫ (H5 i))] 
+        intros (y Hy);cases (H6 (\fst y));[2:apply (sx2x_ ? s ? y Hy)]
+        exists [apply w] apply (x2sx_ ? s (Xi w) y H7); 
+    |3: cases (H s Yi ≪?,h≫) (Ux Uy); apply Uy; cases Hy; split; [intro i; apply (l2sl_ ? s (Yi (S i))  (Yi i) (H3 i));]
+        cases H4; split; [intro i; apply (l2sl_ ? s ≪x,h≫ (Yi i) (H5 i))]
+        intros (y Hy);cases (H6 (\fst y));[2:apply (sx2x_ ? s y ≪x,h≫ Hy)]
+        exists [apply w] apply (x2sx_ ? s y (Yi w) H7);]]
+qed.
+
+(* Theorem 3.9 *)
+theorem lebesgue_se:
+  ∀C:ordered_uniform_space.property_sigma C →
+   (∀s:‡C.exhaustive {[s]}) →
+    ∀a:sequence C.∀s:‡C.∀H:∀i:nat.a i ∈ s. 
+     ∀x:C.a order_converges x → 
+      x ∈ s ∧ 
+      ∀h:x ∈ s.
+       uniform_converge {[s]} (⌊n,≪a n,H n≫⌋) ≪x,h≫.
+intros (C S);
+generalize in match (order_converges_bigger_lowsegment ? a s H1 ? H2);
+generalize in match (order_converges_smaller_upsegment ? a s H1 ? H2);
+cases H2 (xi yi Hx Hy Hxy); clear H2; simplify in ⊢ ((?→???%) → (?→???%) → ?); intros;
+cut (∀i.xi i ∈ s) as Hxi; [2:
+  intros; apply (prove_in_segment (os_l C)); [apply (H3 i)] cases (Hxy i) (H5 _); cases H5 (H7 _);
+  lapply (H7 0) as K; cases (cases_in_segment ? s ? (H1 i)) (Pl Pu);
+  simplify in K:(? ? % ?); apply (hle_transitive (os_l C) (xi i) (a i) 𝕦_ s K Pu);] clear H3;
+cut (∀i.yi i ∈ s) as Hyi; [2:
+  intros; apply (prove_in_segment (os_l C)); [2:apply (H2 i)] cases (Hxy i) (_ H5); cases H5 (H7 _);
+  lapply (H7 0) as K; cases (cases_in_segment ? s ? (H1 i)) (Pl Pu); simplify in K;
+  apply (le_transitive 𝕝_ s ? ? ? K);apply Pl;] clear H2;
+letin Xi ≝ (⌊n,≪xi n, Hxi n≫⌋);
+letin Yi ≝ (⌊n,≪yi n, Hyi n≫⌋);
+cases (restrict_uniform_convergence_uparrow ? S ? (H s) Xi x Hx);
+cases (restrict_uniform_convergence_downarrow ? S ? (H s) Yi x Hy);
+split; [1: assumption]
+intros 3;
+lapply (uparrow_upperlocated  xi x Hx)as Ux;
+lapply (downarrow_lowerlocated  yi x Hy)as Uy;
+letin Ai ≝ (⌊n,≪a n, H1 n≫⌋);
+apply (sandwich {[s]} ≪x, h≫ Xi Yi Ai); [4: assumption;|2:apply H3;|3:apply H5]
+intro j; cases (Hxy j); cases H7; cases H8; split;
+[apply (l2sl_ ? s (Xi j) (Ai j) (H9 0));|apply (l2sl_ ? s (Ai j) (Yi j) (H11 0))]
+qed. 
+
+
+