]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - weblib/Cerco/ASM/Utils.ma
commit by user andrea
[helm.git] / weblib / Cerco / ASM / Utils.ma
diff --git a/weblib/Cerco/ASM/Utils.ma b/weblib/Cerco/ASM/Utils.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a7eeaad
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,897 @@
+include "basics/list.ma".
+include "basics/types.ma".
+include "arithmetics/nat.ma".
+
+include "utilities/pair.ma".
+include "ASM/JMCoercions.ma".
+
+(* let's implement a daemon not used by automation *)
+inductive DAEMONXXX: Type[0] ≝ K1DAEMONXXX: DAEMONXXX | K2DAEMONXXX: DAEMONXXX.
+axiom IMPOSSIBLE: K1DAEMONXXX = K2DAEMONXXX.
+example daemon: False. generalize in match IMPOSSIBLE; #IMPOSSIBLE destruct(IMPOSSIBLE) qed.
+example not_implemented: False. cases daemon qed.
+
+notation "⊥" with precedence 90
+  for @{ match ? in False with [ ] }.
+
+definition ltb ≝
+  λm, n: nat.
+    leb (S m) n.
+    
+definition geb ≝
+  λm, n: nat.
+    ltb n m.
+
+definition gtb ≝
+  λm, n: nat.
+    ltb n m.
+
+(* dpm: unless I'm being stupid, this isn't defined in the stdlib? *)
+let rec eq_nat (n: nat) (m: nat) on n: bool ≝
+  match n with
+  [ O ⇒ match m with [ O ⇒ true | _ ⇒ false ]
+  | S n' ⇒ match m with [ S m' ⇒ eq_nat n' m' | _ ⇒ false ]
+  ].
+
+let rec forall
+  (A: Type[0]) (f: A → bool) (l: list A)
+    on l ≝
+  match l with
+  [ nil        ⇒ true
+  | cons hd tl ⇒ f hd ∧ forall A f tl
+  ].
+
+let rec prefix
+  (A: Type[0]) (k: nat) (l: list A)
+    on l ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ [ ]
+  | cons hd tl ⇒
+    match k with
+    [ O ⇒ [ ]
+    | S k' ⇒ hd :: prefix A k' tl
+    ]
+  ].
+  
+let rec fold_left2
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (C: Type[0]) (f: A → B → C → A) (accu: A)
+  (left: list B) (right: list C) (proof: |left| = |right|)
+    on left: A ≝
+  match left return λx. |x| = |right| → A with
+  [ nil ⇒ λnil_prf.
+    match right return λx. |[ ]| = |x| → A with
+    [ nil ⇒ λnil_nil_prf. accu
+    | cons hd tl ⇒ λcons_nil_absrd. ?
+    ] nil_prf
+  | cons hd tl ⇒ λcons_prf.
+    match right return λx. |hd::tl| = |x| → A with
+    [ nil ⇒ λcons_nil_absrd. ?
+    | cons hd' tl' ⇒ λcons_cons_prf.
+        fold_left2 …  f (f accu hd hd') tl tl' ?
+    ] cons_prf
+  ] proof.
+  [ 1: normalize in cons_nil_absrd;
+       destruct(cons_nil_absrd)
+  | 2: normalize in cons_nil_absrd;
+       destruct(cons_nil_absrd)
+  | 3: normalize in cons_cons_prf;
+       @injective_S
+       assumption
+  ]
+qed.
+
+let rec remove_n_first_internal
+  (i: nat) (A: Type[0]) (l: list A) (n: nat)
+    on l ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ [ ]
+  | cons hd tl ⇒
+    match eq_nat i n with
+    [ true ⇒ l
+    | _ ⇒ remove_n_first_internal (S i) A tl n
+    ]
+  ].
+
+definition remove_n_first ≝
+  λA: Type[0].
+  λn: nat.
+  λl: list A.
+    remove_n_first_internal 0 A l n.
+    
+let rec foldi_from_until_internal
+  (A: Type[0]) (i: nat) (res: ?) (rem: list A) (m: nat) (f: nat → list A → A → list A)
+    on rem ≝
+  match rem with
+  [ nil ⇒ res
+  | cons e tl ⇒
+    match geb i m with
+    [ true ⇒ res
+    | _ ⇒ foldi_from_until_internal A (S i) (f i res e) tl m f
+    ]
+  ].
+
+definition foldi_from_until ≝
+  λA: Type[0].
+  λn: nat.
+  λm: nat.
+  λf: ?.
+  λa: ?.
+  λl: ?.
+    foldi_from_until_internal A 0 a (remove_n_first A n l) m f.
+
+definition foldi_from ≝
+  λA: Type[0].
+  λn.
+  λf.
+  λa.
+  λl.
+    foldi_from_until A n (|l|) f a l.
+
+definition foldi_until ≝
+  λA: Type[0].
+  λm.
+  λf.
+  λa.
+  λl.
+    foldi_from_until A 0 m f a l.
+
+definition foldi ≝
+  λA: Type[0].
+  λf.
+  λa.
+  λl.
+    foldi_from_until A 0 (|l|) f a l.
+
+definition hd_safe ≝
+  λA: Type[0].
+  λl: list A.
+  λproof: 0 < |l|.
+  match l return λx. 0 < |x| → A with
+  [ nil ⇒ λnil_absrd. ?
+  | cons hd tl ⇒ λcons_prf. hd
+  ] proof.
+  normalize in nil_absrd;
+  cases(not_le_Sn_O 0)
+  #HYP
+  cases(HYP nil_absrd)
+qed.
+
+definition tail_safe ≝
+  λA: Type[0].
+  λl: list A.
+  λproof: 0 < |l|.
+  match l return λx. 0 < |x| → list A with
+  [ nil ⇒ λnil_absrd. ?
+  | cons hd tl ⇒ λcons_prf. tl
+  ] proof.
+  normalize in nil_absrd;
+  cases(not_le_Sn_O 0)
+  #HYP
+  cases(HYP nil_absrd)
+qed.
+
+let rec split
+  (A: Type[0]) (l: list A) (index: nat) (proof: index ≤ |l|)
+    on index ≝
+  match index return λx. x ≤ |l| → (list A) × (list A) with
+  [ O ⇒ λzero_prf. 〈[], l〉
+  | S index' ⇒ λsucc_prf.
+    match l return λx. S index' ≤ |x| → (list A) × (list A) with
+    [ nil ⇒ λnil_absrd. ?
+    | cons hd tl ⇒ λcons_prf.
+      let 〈l1, l2〉 ≝ split A tl index' ? in
+        〈hd :: l1, l2〉
+    ] succ_prf
+  ] proof.
+  [1: normalize in nil_absrd;
+      cases(not_le_Sn_O index')
+      #HYP
+      cases(HYP nil_absrd)
+  |2: normalize in cons_prf;
+      @le_S_S_to_le
+      assumption
+  ]
+qed.
+
+let rec nth_safe
+  (elt_type: Type[0]) (index: nat) (the_list: list elt_type)
+  (proof: index < | the_list |)
+    on index ≝
+  match index return λs. s < | the_list | → elt_type with
+  [ O ⇒
+    match the_list return λt. 0 < | t | → elt_type with
+    [ nil        ⇒ λnil_absurd. ?
+    | cons hd tl ⇒ λcons_proof. hd
+    ]
+  | S index' ⇒
+    match the_list return λt. S index' < | t | → elt_type with
+    [ nil ⇒ λnil_absurd. ?
+    | cons hd tl ⇒
+      λcons_proof. nth_safe elt_type index' tl ?
+    ]
+  ] proof.
+  [ normalize in nil_absurd;
+    cases (not_le_Sn_O 0)
+    #ABSURD
+    elim (ABSURD nil_absurd)
+  | normalize in nil_absurd;
+    cases (not_le_Sn_O (S index'))
+    #ABSURD
+    elim (ABSURD nil_absurd)
+  | normalize in cons_proof
+    @le_S_S_to_le
+    assumption
+  ]
+qed.
+
+definition last_safe ≝
+  λelt_type: Type[0].
+  λthe_list: list elt_type.
+  λproof   : 0 < | the_list |.
+    nth_safe elt_type (|the_list| - 1) the_list ?.
+  normalize /2/
+qed.
+
+let rec reduce 
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (left: list A) (right: list B) on left ≝
+  match left with
+  [ nil ⇒ 〈〈[ ], [ ]〉, 〈[ ], right〉〉
+  | cons hd tl ⇒
+    match right with
+    [ nil ⇒ 〈〈[ ], left〉, 〈[ ], [ ]〉〉
+    | cons hd' tl' ⇒
+      let 〈cleft, cright〉 ≝ reduce A B tl tl' in
+      let 〈commonl, restl〉 ≝ cleft in
+      let 〈commonr, restr〉 ≝ cright in
+        〈〈hd :: commonl, restl〉, 〈hd' :: commonr, restr〉〉
+    ]
+  ].
+
+(*
+axiom reduce_strong:
+  ∀A: Type[0].
+  ∀left: list A.
+  ∀right: list A.
+    Σret: ((list A) × (list A)) × ((list A) × (list A)). | \fst (\fst ret) | = | \fst (\snd ret) |.
+*)
+
+let rec reduce_strong
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (left: list A) (right: list B)
+    on left : Σret: ((list A) × (list A)) × ((list B) × (list B)). |\fst (\fst ret)| = |\fst (\snd ret)|  ≝
+  match left with
+  [ nil ⇒ 〈〈[ ], [ ]〉, 〈[ ], right〉〉
+  | cons hd tl ⇒
+    match right with
+    [ nil ⇒ 〈〈[ ], left〉, 〈[ ], [ ]〉〉
+    | cons hd' tl' ⇒
+      let 〈cleft, cright〉 ≝ reduce_strong A B tl tl' in
+      let 〈commonl, restl〉 ≝ cleft in
+      let 〈commonr, restr〉 ≝ cright in
+        〈〈hd :: commonl, restl〉, 〈hd' :: commonr, restr〉〉
+    ]
+  ].
+  [ 1: normalize %
+  | 2: normalize %
+  | 3: normalize
+       generalize in match (sig2 … (reduce_strong A B tl tl1));
+       >p2 >p3 >p4 normalize in ⊢ (% → ?)
+       #HYP //
+  ]
+qed. 
+    
+let rec map2_opt
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (C: Type[0]) (f: A → B → C)
+  (left: list A) (right: list B) on left ≝
+  match left with
+  [ nil ⇒
+    match right with
+    [ nil ⇒ Some ? (nil C)
+    | _ ⇒ None ?
+    ]
+  | cons hd tl ⇒
+    match right with
+    [ nil ⇒ None ?
+    | cons hd' tl' ⇒
+      match map2_opt A B C f tl tl' with
+      [ None ⇒ None ?
+      | Some tail ⇒ Some ? (f hd hd' :: tail)
+      ]
+    ]
+  ].
+
+let rec map2
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (C: Type[0]) (f: A → B → C)
+  (left: list A) (right: list B) (proof: | left | = | right |) on left ≝
+  match left return λx. | x | = | right | → list C with
+  [ nil ⇒
+    match right return λy. | [] | = | y | → list C with
+    [ nil ⇒ λnil_prf. nil C
+    | _ ⇒ λcons_absrd. ?
+    ]
+  | cons hd tl ⇒
+    match right return λy. | hd::tl | = | y | → list C with
+    [ nil ⇒ λnil_absrd. ?
+    | cons hd' tl' ⇒ λcons_prf. (f hd hd') :: map2 A B C f tl tl' ?
+    ]
+  ] proof.
+  [1: normalize in cons_absrd;
+      destruct(cons_absrd)
+  |2: normalize in nil_absrd;
+      destruct(nil_absrd)
+  |3: normalize in cons_prf;
+      destruct(cons_prf)
+      assumption
+  ]
+qed.
+
+let rec map3
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (C: Type[0]) (D: Type[0]) (f: A → B → C → D)
+  (left: list A) (centre: list B) (right: list C)
+  (prflc: |left| = |centre|) (prfcr: |centre| = |right|) on left ≝
+  match left return λx. |x| = |centre| → list D with
+  [ nil ⇒ λnil_prf.
+    match centre return λx. |x| = |right| → list D with
+    [ nil ⇒ λnil_nil_prf.
+      match right return λx. |nil ?| = |x| → list D with
+      [ nil        ⇒ λnil_nil_nil_prf. nil D
+      | cons hd tl ⇒ λcons_nil_nil_absrd. ?
+      ] nil_nil_prf
+    | cons hd tl ⇒ λnil_cons_absrd. ?
+    ] prfcr
+  | cons hd tl ⇒ λcons_prf.
+    match centre return λx. |x| = |right| → list D with
+    [ nil ⇒ λcons_nil_absrd. ?
+    | cons hd' tl' ⇒ λcons_cons_prf.
+      match right return λx. |right| = |x| → |cons ? hd' tl'| = |x| → list D with
+      [ nil ⇒ λrefl_prf. λcons_cons_nil_absrd. ?
+      | cons hd'' tl'' ⇒ λrefl_prf. λcons_cons_cons_prf.
+        (f hd hd' hd'') :: (map3 A B C D f tl tl' tl'' ? ?)
+      ] (refl ? (|right|)) cons_cons_prf
+    ] prfcr
+  ] prflc.
+  [ 1: normalize in cons_nil_nil_absrd;
+       destruct(cons_nil_nil_absrd)
+  | 2: generalize in match nil_cons_absrd;
+       \ 5prfcr\ 6\ 5nil_prf #hyp="" normalize="" hyp;="" destruct(hyp)="" |="" 3:="" generalize="" in="" match="" cons_nil_absrd;=""\ 6\ 5prfcr\ 6\ 5cons_prf #hyp="" hyp;="" destruct(hyp)="" 4:="" cons_cons_nil_absrd;="" destruct(cons_cons_nil_absrd)="" 5:="" normalize="" destruct(cons_cons_cons_prf)="" assumption="" |="" 6:="" generalize="" in="" match="" cons_cons_cons_prf;=""\ 6\ 5refl_prf\ 6\ 5prfcr\ 6\ 5cons_prf #hyp="" normalize="" hyp;="" destruct(hyp)="" @sym_eq="" assumption="" ]="" lemma="" eq_rect_type0_r="" :="" ∀a:="" ∀a:a.="" ∀p:="" ∀x:a.="" eq="" type[0].="" (refl="" a="" →="" ∀x:="" a.∀p:eq="" ?="" a.="" x="" p.="" #a="" #h="" #x="" #p="" h="" generalize="" in="" match="" cases="" p="" qed.="" let="" rec="" safe_nth="" (a:="" type[0])="" (n:="" nat)="" (l:="" list="" a)="" (p:="" n=""\ 6< length A l) on n: A ≝
+  match n return λo. o < length A l → A with
+  [ O ⇒
+    match l return λm. 0 < length A m → A with
+    [ nil ⇒ λabsd1. ?
+    | cons hd tl ⇒ λprf1. hd
+    ]
+  | S n' ⇒
+    match l return λm. S n' < length A m → A with
+    [ nil ⇒ λabsd2. ?
+    | cons hd tl ⇒ λprf2. safe_nth A n' tl ?
+    ]
+  ] ?.
+  [ 1:
+    @ p
+  | 4:
+    normalize in prf2
+    normalize
+    @ le_S_S_to_le
+    assumption
+  | 2:
+    normalize in absd1;
+    cases (not_le_Sn_O O)
+    # H
+    elim (H absd1)
+  | 3:
+    normalize in absd2;
+    cases (not_le_Sn_O (S n'))
+    # H
+    elim (H absd2)
+  ]
+qed.
+  
+let rec nub_by_internal (A: Type[0]) (f: A → A → bool) (l: list A) (n: nat) on n ≝
+  match n with
+  [ O ⇒
+    match l with
+    [ nil ⇒ [ ]
+    | cons hd tl ⇒ l
+    ]
+  | S n ⇒
+    match l with
+    [ nil ⇒ [ ]
+    | cons hd tl ⇒
+      hd :: nub_by_internal A f (filter ? (λy. notb (f y hd)) tl) n
+    ]
+  ].
+  
+definition nub_by ≝
+  λA: Type[0].
+  λf: A → A → bool.
+  λl: list A.
+    nub_by_internal A f l (length ? l).
+  
+let rec member (A: Type[0]) (eq: A → A → bool) (a: A) (l: list A) on l ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ false
+  | cons hd tl ⇒ orb (eq a hd) (member A eq a tl)
+  ].
+  
+let rec take (A: Type[0]) (n: nat) (l: list A) on n: list A ≝
+  match n with
+  [ O ⇒ [ ]
+  | S n ⇒
+    match l with
+    [ nil ⇒ [ ]
+    | cons hd tl ⇒ hd :: take A n tl
+    ]
+  ].
+  
+let rec drop (A: Type[0]) (n: nat) (l: list A) on n ≝
+  match n with
+  [ O ⇒ l
+  | S n ⇒
+    match l with
+    [ nil ⇒ [ ]
+    | cons hd tl ⇒ drop A n tl
+    ]
+  ].
+  
+definition list_split ≝
+  λA: Type[0].
+  λn: nat.
+  λl: list A.
+    〈take A n l, drop A n l〉.
+  
+let rec mapi_internal (A: Type[0]) (B: Type[0]) (n: nat) (f: nat → A → B)
+                      (l: list A) on l: list B ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ nil ?
+  | cons hd tl ⇒ (f n hd) :: (mapi_internal A B (n + 1) f tl)
+  ].  
+
+definition mapi ≝
+  λA, B: Type[0].
+  λf: nat → A → B.
+  λl: list A.
+    mapi_internal A B 0 f l.
+
+let rec zip_pottier
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (left: list A) (right: list B)
+    on left ≝
+  match left with
+  [ nil ⇒ [ ]
+  | cons hd tl ⇒
+    match right with
+    [ nil ⇒ [ ]
+    | cons hd' tl' ⇒ 〈hd, hd'〉 :: zip_pottier A B tl tl'
+    ]
+  ].
+
+let rec zip_safe
+  (A: Type[0]) (B: Type[0]) (left: list A) (right: list B) (prf: |left| = |right|)
+    on left ≝
+  match left return λx. |x| = |right| → list (A × B) with
+  [ nil ⇒ λnil_prf.
+    match right return λx. |[ ]| = |x| → list (A × B) with
+    [ nil ⇒ λnil_nil_prf. [ ]
+    | cons hd tl ⇒ λnil_cons_absrd. ?
+    ] nil_prf
+  | cons hd tl ⇒ λcons_prf.
+    match right return λx. |hd::tl| = |x| → list (A × B) with
+    [ nil ⇒ λcons_nil_absrd. ?
+    | cons hd' tl' ⇒ λcons_cons_prf. 〈hd, hd'〉 :: zip_safe A B tl tl' ?
+    ] cons_prf
+  ] prf.
+  [ 1: normalize in nil_cons_absrd;
+       destruct(nil_cons_absrd)
+  | 2: normalize in cons_nil_absrd;
+       destruct(cons_nil_absrd)
+  | 3: normalize in cons_cons_prf;
+       @injective_S
+       assumption
+  ]
+qed.
+
+let rec zip (A: Type[0]) (B: Type[0]) (l: list A) (r: list B) on l: option (list (A × B)) ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ Some ? (nil (A × B))
+  | cons hd tl ⇒
+    match r with
+    [ nil ⇒ None ?
+    | cons hd' tl' ⇒
+      match zip ? ? tl tl' with
+      [ None ⇒ None ?
+      | Some tail ⇒ Some ? (〈hd, hd'〉 :: tail)
+      ]
+    ]
+  ].
+
+let rec foldl (A: Type[0]) (B: Type[0]) (f: A → B → A) (a: A) (l: list B) on l ≝
+  match l with
+  [ nil ⇒ a
+  | cons hd tl ⇒ foldl A B f (f a hd) tl
+  ].
+
+lemma foldl_step:
+ ∀A:Type[0].
+  ∀B: Type[0].
+   ∀H: A → B → A.
+    ∀acc: A.
+     ∀pre: list B.
+      ∀hd:B.
+       foldl A B H acc (pre@[hd]) = (H (foldl A B H acc pre) hd).
+ #A #B #H #acc #pre generalize in match acc; -acc; elim pre
+  [ normalize; //
+  | #hd #tl #IH #acc #X normalize; @IH ]
+qed.
+
+lemma foldl_append:
+ ∀A:Type[0].
+  ∀B: Type[0].
+   ∀H: A → B → A.
+    ∀acc: A.
+     ∀suff,pre: list B.
+      foldl A B H acc (pre@suff) = (foldl A B H (foldl A B H acc pre) suff).
+ #A #B #H #acc #suff elim suff
+  [ #pre >append_nil %
+  | #hd #tl #IH #pre whd in ⊢ (???%) <(foldl_step … H ??) applyS (IH (pre@[hd])) ] 
+qed.
+
+definition flatten ≝
+  λA: Type[0].
+  λl: list (list A).
+    foldr ? ? (append ?) [ ] l.
+
+let rec rev (A: Type[0]) (l: list A) on l ≝ 
+  match l with
+  [ nil ⇒ nil A
+  | cons hd tl ⇒ (rev A tl) @ [ hd ]
+  ].
+
+lemma append_length:
+  ∀A: Type[0].
+  ∀l, r: list A.
+    |(l @ r)| = |l| + |r|.
+  #A #L #R
+  elim L
+  [ %
+  | #HD #TL #IH
+    normalize >IH %
+  ]
+qed.
+
+lemma append_nil:
+  ∀A: Type[0].
+  ∀l: list A.
+    l @ [ ] = l.
+  #A #L
+  elim L //
+qed.
+
+lemma rev_append:
+  ∀A: Type[0].
+  ∀l, r: list A.
+    rev A (l @ r) = rev A r @ rev A l.
+  #A #L #R
+  elim L
+  [ normalize >append_nil %
+  | #HD #TL #IH
+    normalize >IH
+    @associative_append
+  ]
+qed.
+
+lemma rev_length:
+  ∀A: Type[0].
+  ∀l: list A.
+    |rev A l| = |l|.
+  #A #L
+  elim L
+  [ %
+  | #HD #TL #IH
+    normalize
+    >(append_length A (rev A TL) [HD])
+    normalize /2/
+  ]
+qed.
+
+lemma nth_append_first:
+ ∀A:Type[0].
+ ∀n:nat.∀l1,l2:list A.∀d:A.
+   n < |l1| → nth n A (l1@l2) d = nth n A l1 d.
+ #A #n #l1 #l2 #d
+ generalize in match n; -n; elim l1
+ [ normalize #k #Hk @⊥ @(absurd … Hk) @not_le_Sn_O
+ | #h #t #Hind #k normalize
+   cases k -k 
+   [ #Hk normalize @refl
+   | #k #Hk normalize @(Hind k) @le_S_S_to_le @Hk
+   ]  
+ ]
+qed.
+
+lemma nth_append_second: 
+ ∀A: Type[0].∀n.∀l1,l2:list A.∀d.n ≥ length A l1 ->
+  nth n A (l1@l2) d = nth (n - length A l1) A l2 d.
+ #A #n #l1 #l2 #d
+ generalize in match n; -n; elim l1
+ [ normalize #k #Hk <(minus_n_O) @refl
+ | #h #t #Hind #k normalize 
+   cases k -k;
+   [ #Hk @⊥ @(absurd (S (|t|) ≤ 0)) [ @Hk | @not_le_Sn_O ]
+   | #k #Hk normalize @(Hind k) @le_S_S_to_le @Hk
+   ] 
+ ]
+qed.
+
+    
+notation > "'if' term 19 e 'then' term 19 t 'else' term 48 f" non associative with precedence 19
+ for @{ match $e in bool with [ true ⇒ $t | false ⇒ $f]  }.
+notation < "hvbox('if' \nbsp term 19 e \nbsp break 'then' \nbsp term 19 t \nbsp break 'else' \nbsp term 48 f \nbsp)" non associative with precedence 19
+ for @{ match $e with [ true ⇒ $t | false ⇒ $f]  }.
+
+let rec fold_left_i_aux (A: Type[0]) (B: Type[0])
+                        (f: nat → A → B → A) (x: A) (i: nat) (l: list B) on l ≝
+  match l with
+    [ nil ⇒ x
+    | cons hd tl ⇒ fold_left_i_aux A B f (f i x hd) (S i) tl
+    ].
+
+definition fold_left_i ≝ λA,B,f,x. fold_left_i_aux A B f x O.
+
+notation "hvbox(t⌈o ↦ h⌉)"
+  with precedence 45
+  for @{ match (? : $o=$h) with [ refl ⇒ $t ] }.
+
+definition function_apply ≝
+  λA, B: Type[0].
+  λf: A → B.
+  λa: A.
+    f a.
+    
+notation "f break $ x"
+  left associative with precedence 99
+  for @{ 'function_apply $f $x }.
+  
+interpretation "Function application" 'function_apply f x = (function_apply ? ? f x).
+
+let rec iterate (A: Type[0]) (f: A → A) (a: A) (n: nat) on n ≝
+  match n with
+    [ O ⇒ a
+    | S o ⇒ f (iterate A f a o)
+    ].
+
+(* Yeah, I probably ought to do something more general... *)
+notation "hvbox(\langle term 19 a, break term 19 b, break term 19 c\rangle)" 
+with precedence 90 for @{ 'triple $a $b $c}.
+interpretation "Triple construction" 'triple x y z = (pair ? ? (pair ? ? x y) z).
+
+notation "hvbox(\langle term 19 a, break term 19 b, break term 19 c, break term 19 d\rangle)"
+with precedence 90 for @{ 'quadruple $a $b $c $d}.
+interpretation "Quadruple construction" 'quadruple w x y z = (pair ? ? (pair ? ? w x) (pair ? ? y z)).
+
+notation > "hvbox('let' 〈ident w,ident x,ident y,ident z〉 ≝ t 'in' s)"
+ with precedence 10
+for @{ match $t with [ pair ${fresh wx} ${fresh yz} ⇒ match ${fresh wx} with [ pair ${ident w} ${ident x} ⇒ match ${fresh yz} with [ pair ${ident y} ${ident z} ⇒ $s ] ] ] }.
+
+notation > "hvbox('let' 〈ident x,ident y,ident z〉 ≝ t 'in' s)"
+ with precedence 10
+for @{ match $t with [ pair ${fresh xy} ${ident z} ⇒ match ${fresh xy} with [ pair ${ident x} ${ident y} ⇒ $s ] ] }.
+
+notation < "hvbox('let' \nbsp hvbox(〈ident x,ident y〉\nbsp ≝ break t \nbsp 'in' \nbsp) break s)"
+ with precedence 10
+for @{ match $t with [ pair (${ident x}:$ignore) (${ident y}:$ignora) ⇒ $s ] }.
+
+axiom pair_elim':
+  ∀A,B,C: Type[0].
+  ∀T: A → B → C.
+  ∀p.
+  ∀P: A×B → C → Prop.
+    (∀lft, rgt. p = 〈lft,rgt〉 → P 〈lft,rgt〉 (T lft rgt)) →
+      P p (let 〈lft, rgt〉 ≝ p in T lft rgt).
+
+axiom pair_elim'':
+  ∀A,B,C,C': Type[0].
+  ∀T: A → B → C.
+  ∀T': A → B → C'.
+  ∀p.
+  ∀P: A×B → C → C' → Prop.
+    (∀lft, rgt. p = 〈lft,rgt〉 → P 〈lft,rgt〉 (T lft rgt) (T' lft rgt)) →
+      P p (let 〈lft, rgt〉 ≝ p in T lft rgt) (let 〈lft, rgt〉 ≝ p in T' lft rgt).
+
+lemma pair_destruct_1:
+ ∀A,B.∀a:A.∀b:B.∀c. 〈a,b〉 = c → a = \fst c.
+ #A #B #a #b *; /2/
+qed.
+
+lemma pair_destruct_2:
+ ∀A,B.∀a:A.∀b:B.∀c. 〈a,b〉 = c → b = \snd c.
+ #A #B #a #b *; /2/
+qed.
+
+
+let rec exclusive_disjunction (b: bool) (c: bool) on b ≝
+  match b with
+    [ true ⇒
+      match c with
+        [ false ⇒ true
+        | true ⇒ false
+        ]
+    | false ⇒
+      match c with
+        [ false ⇒ false
+        | true ⇒ true
+        ]
+    ].
+
+(* dpm: conflicts with library definitions
+interpretation "Nat less than" 'lt m n = (ltb m n).
+interpretation "Nat greater than" 'gt m n = (gtb m n).
+interpretation "Nat greater than eq" 'geq m n = (geb m n).
+*)
+
+let rec division_aux (m: nat) (n : nat) (p: nat) ≝
+  match ltb n (S p) with
+    [ true ⇒ O
+    | false ⇒
+      match m with
+        [ O ⇒ O
+        | (S q) ⇒ S (division_aux q (n - (S p)) p)
+        ]
+    ].
+    
+definition division ≝
+  λm, n: nat.
+    match n with
+      [ O ⇒ S m
+      | S o ⇒ division_aux m m o
+      ].
+      
+notation "hvbox(n break ÷ m)"
+  right associative with precedence 47
+  for @{ 'division $n $m }.
+  
+interpretation "Nat division" 'division n m = (division n m).
+
+let rec modulus_aux (m: nat) (n: nat) (p: nat) ≝
+  match leb n p with
+    [ true ⇒ n
+    | false ⇒
+      match m with
+        [ O ⇒ n
+        | S o ⇒ modulus_aux o (n - (S p)) p
+        ]
+    ].
+    
+definition modulus ≝
+  λm, n: nat.
+    match n with
+      [ O ⇒ m
+      | S o ⇒ modulus_aux m m o
+      ].
+    
+notation "hvbox(n break 'mod' m)"
+  right associative with precedence 47
+  for @{ 'modulus $n $m }.
+  
+interpretation "Nat modulus" 'modulus m n = (modulus m n).
+
+definition divide_with_remainder ≝
+  λm, n: nat.
+    pair ? ? (m ÷ n) (modulus m n).
+    
+let rec exponential (m: nat) (n: nat) on n ≝
+  match n with
+    [ O ⇒ S O
+    | S o ⇒ m * exponential m o
+    ].
+
+interpretation "Nat exponential" 'exp n m = (exponential n m).
+    
+notation "hvbox(a break ⊎ b)"
+ left associative with precedence 50
+for @{ 'disjoint_union $a $b }.
+interpretation "sum" 'disjoint_union A B = (Sum A B).
+
+theorem less_than_or_equal_monotone:
+  ∀m, n: nat.
+    m ≤ n → (S m) ≤ (S n).
+ #m #n #H
+ elim H
+ /2/
+qed.
+
+theorem less_than_or_equal_b_complete:
+  ∀m, n: nat.
+    leb m n = false → ¬(m ≤ n).
+ #m;
+ elim m;
+ normalize
+ [ #n #H
+   destruct
+ | #y #H1 #z
+   cases z
+   normalize
+   [ #H
+     /2/
+   | /3/
+   ]
+ ]
+qed.
+
+theorem less_than_or_equal_b_correct:
+  ∀m, n: nat.
+    leb m n = true → m ≤ n.
+ #m
+ elim m
+ //
+ #y #H1 #z
+ cases z
+ normalize
+ [ #H
+   destruct
+ | #n #H lapply (H1 … H) /2/
+ ]
+qed.
+
+definition less_than_or_equal_b_elim:
+ ∀m, n: nat.
+ ∀P: bool → Type[0].
+   (m ≤ n → P true) → (¬(m ≤ n) → P false) → P (leb m n).
+ #m #n #P #H1 #H2;
+ lapply (less_than_or_equal_b_correct m n)
+ lapply (less_than_or_equal_b_complete m n)
+ cases (leb m n)
+ /3/
+qed.
+
+lemma inclusive_disjunction_true:
+  ∀b, c: bool.
+    (orb b c) = true → b = true ∨ c = true.
+  # b
+  # c
+  elim b
+  [ normalize
+    # H
+    @ or_introl
+    %
+  | normalize
+    /2/
+  ]
+qed.
+
+lemma conjunction_true:
+  ∀b, c: bool.
+    andb b c = true → b = true ∧ c = true.
+  # b
+  # c
+  elim b
+  normalize
+  [ /2/
+  | # K
+    destruct
+  ]
+qed.
+
+lemma eq_true_false: false=true → False.
+ # K
+ destruct
+qed.
+
+lemma inclusive_disjunction_b_true: ∀b. orb b true = true.
+ # b
+ cases b
+ %
+qed.
+
+definition bool_to_Prop ≝
+ λb. match b with [ true ⇒ True | false ⇒ False ].
+
+coercion bool_to_Prop: ∀b:bool. Prop ≝ bool_to_Prop on _b:bool to Type[0]. 
+
+lemma eq_false_to_notb: ∀b. b = false → ¬ b.
+ *; /2/
+qed.
+
+lemma length_append:
+ ∀A.∀l1,l2:list A.
+  |l1 @ l2| = |l1| + |l2|.
+ #A #l1 elim l1
+  [ //
+  | #hd #tl #IH #l2 normalize \ 5ih ]="" qed.=""\ 6\ 5/ih\ 6\ 5/cons_prf\ 6\ 5/prfcr\ 6\ 5/refl_prf\ 6\ 5/cons_prf\ 6\ 5/prfcr\ 6\ 5/nil_prf\ 6\ 5/prfcr\ 6
\ No newline at end of file