]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - weblib/basics/logic.ma
manual
[helm.git] / weblib / basics / logic.ma
index 5e97f9b5c1bdd4b27da7613edad60fa8c644b917..527e48429836af118c8f812430b6e2e95e6fe855 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-(*
+ (*
     ||M||  This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic        
     ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science     
     ||T||  Department of the University of Bologna, Italy.                     
       V_______________________________________________________________ *)
 
 include "basics/pts.ma".
-(*include "hints_declaration.ma".*)
+include "hints_declaration.ma".
 
 (* propositional equality *)
 
-inductive eq (A:Type[1]) (x:A) : A → Prop ≝
+inductive eq (A:Type[2]) (x:A) : A → Prop ≝
     refl: eq A x x. 
-
+    
 interpretation "leibnitz's equality" 'eq t x y = (eq t x y).
+interpretation "leibniz reflexivity" 'refl = refl.
 
 lemma eq_rect_r:
- ∀A.∀a,x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.∀P: 
- ∀x:A. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a → Type[2]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → P x p.
+ ∀A.∀a,x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[3]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → P x p.
  #A #a #x #p (cases p) // qed.
 
 lemma eq_ind_r :
- ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a → Prop. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → 
-   ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
+ ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 a → Prop. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
  #A #a #P #p #x0 #p0; @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq_rect_r.def(1)"\ 6eq_rect_r\ 5/a\ 6 ? ? ? p0) //; qed.
 
+lemma eq_rect_Type0_r:
+  ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[0]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
+  #A #a #P #H #x #p lapply H lapply P
+  cases p; //; qed.
+
+lemma eq_rect_Type1_r:
+  ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[1]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
+  #A #a #P #H #x #p lapply H lapply P
+  cases p; //; qed.
+
 lemma eq_rect_Type2_r:
-  ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[2]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → 
-    ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
-  #A #a #P #H #x #p (generalize in match H) (generalize in match P)
+  ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[2]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
+  #A #a #P #H #x #p lapply H lapply P
+  cases p; //; qed.
+
+lemma eq_rect_Type3_r:
+  ∀A.∀a.∀P: ∀x:A. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a → Type[3]. P a (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A a) → ∀x.∀p:\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 ? x a.P x p.
+  #A #a #P #H #x #p lapply H lapply P
   cases p; //; qed.
 
-theorem rewrite_l: ∀A:Type[1].∀x.∀P:A → Type[1]. P x → ∀y. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 y → P y.
+theorem rewrite_l: ∀A:Type[2].∀x.∀P:A → Type[2]. P x → ∀y. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 y → P y.
 #A #x #P #Hx #y #Heq (cases Heq); //; qed.
 
 theorem sym_eq: ∀A.∀x,y:A. x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 y → y \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 x.
-#A #x #y #Heq @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/rewrite_l.def(1)"\ 6rewrite_l\ 5/a\ 6 A x (λz.z\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x)); //; qed.
+#A #x #y #Heq @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/rewrite_l.def(1)"\ 6rewrite_l\ 5/a\ 6 A x (λz.z\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x)) // qed.
 
-theorem rewrite_r: ∀A:Type[1].∀x.∀P:A → Type[1]. P x → ∀y. y \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 x → P y.
+theorem rewrite_r: ∀A:Type[2].∀x.∀P:A → Type[2]. P x → ∀y. y \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 x → P y.
 #A #x #P #Hx #y #Heq (cases (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_eq.def(2)"\ 6sym_eq\ 5/a\ 6 ? ? ? Heq)); //; qed.
 
 theorem eq_coerc: ∀A,B:Type[0].A→(A\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6B)→B.
@@ -58,6 +71,10 @@ theorem eq_f2: ∀A,B,C.∀f:A→B→C.
 ∀x1,x2:A.∀y1,y2:B. x1\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x2 → y1\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6y2 → f x1 y1 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 f x2 y2.
 #A #B #C #f #x1 #x2 #y1 #y2 #E1 #E2 >E1; >E2; //; qed. 
 
+lemma eq_f3: ∀A,B,C,D.∀f:A→B→C->D.
+∀x1,x2:A.∀y1,y2:B. ∀z1,z2:C. x1\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x2 → y1\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6y2 → z1\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6z2 → f x1 y1 z1 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 f x2 y2 z2.
+#A #B #C #D #f #x1 #x2 #y1 #y2 #z1 #z2 #E1 #E2 #E3 >E1; >E2; >E3 //; qed.
+
 (* hint to genereric equality 
 definition eq_equality: equality ≝
  mk_equality eq refl rewrite_l rewrite_r.
@@ -82,11 +99,10 @@ inductive False: Prop ≝ .
 inductive Not (A:Prop): Prop ≝
 nmk: (A → \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False.ind(1,0,0)"\ 6False\ 5/a\ 6) → Not A.
 
-
 interpretation "logical not" 'not x = (Not x).
 
 theorem absurd : ∀A:Prop. A → \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6A → \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False.ind(1,0,0)"\ 6False\ 5/a\ 6.
-#A #H #Hn (elim Hn); /2/; qed.
+#A #H #Hn (elim Hn); /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/; qed.
 
 (*
 ntheorem absurd : ∀ A,C:Prop. A → ¬A → C.
@@ -94,13 +110,13 @@ ntheorem absurd : ∀ A,C:Prop. A → ¬A → C.
 nqed. *)
 
 theorem not_to_not : ∀A,B:Prop. (A → B) → \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6B →\ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6A.
-/4/; qed.
+/\ 5span class="autotactic"\ 64\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Not.con(0,1,1)"\ 6nmk\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/; qed.
 
 (* inequality *)
 interpretation "leibnitz's non-equality" 'neq t x y = (Not (eq t x y)).
 
 theorem sym_not_eq: ∀A.∀x,y:A. x \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 y → y \ 5a title="leibnitz's non-equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 x.
-/3/; qed.
+/\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Not.con(0,1,1)"\ 6nmk\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/; qed.
 
 (* and *)
 inductive And (A,B:Prop) : Prop ≝
@@ -137,7 +153,28 @@ inductive ex2 (A:Type[0]) (P,Q:A →Prop) : Prop ≝
 definition iff :=
  λ A,B. (A → B) \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 (B → A).
 
-interpretation "iff" 'iff a b = (iff a b).  
+interpretation "iff" 'iff a b = (iff a b).
+
+lemma iff_sym: ∀A,B. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → B \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 A.
+#A #B * /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.
+
+lemma iff_trans:∀A,B,C. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → B \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C → A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C.
+#A #B #C * #H1 #H2 * #H3 #H4 % /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.
+
+lemma iff_not: ∀A,B. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6\ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6B.
+#A #B * #H1 #H2 % /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/not_to_not.def(3)"\ 6not_to_not\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.
+
+lemma iff_and_l: ∀A,B,C. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → C \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B.
+#A #B #C * #H1 #H2 % * /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.  
+
+lemma iff_and_r: ∀A,B,C. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → A \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C.
+#A #B #C * #H1 #H2 % * /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.  
+
+lemma iff_or_l: ∀A,B,C. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → C \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B.
+#A #B #C * #H1 #H2 % * /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,1,2)"\ 6or_introl\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,2,2)"\ 6or_intror\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.  
+
+lemma iff_or_r: ∀A,B,C. A \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B → A \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C \ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C.
+#A #B #C * #H1 #H2 % * /\ 5span class="autotactic"\ 63\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,1,2)"\ 6or_introl\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,2,2)"\ 6or_intror\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ qed.  
 
 (* cose per destruct: da rivedere *) 
 
@@ -145,7 +182,7 @@ definition R0 ≝ λT:Type[0].λt:T.t.
   
 definition R1 ≝ \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq_rect_Type0.fix(0,5,1)"\ 6eq_rect_Type0\ 5/a\ 6.
 
-(* useless stuff *)
+(* used for lambda-delta *)
 definition R2 :
   ∀T0:Type[0].
   ∀a0:T0.
@@ -218,10 +255,18 @@ definition R4 :
   T4 b0 e0 b1 e1 b2 e2 b3 e3.
 #T0 #a0 #T1 #a1 #T2 #a2 #T3 #a3 #T4 #a4 #b0 #e0 #b1 #e1 #b2 #e2 #b3 #e3 
 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq_rect_Type0.fix(0,5,1)"\ 6eq_rect_Type0\ 5/a\ 6 ????? e3) 
-@(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/R3.def(4)"\ 6R3\ 5/a\ 6 ????????? e0 ? e1 ? e2)
+@(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/R3.def(4)"\ 6R3\ 5/a\ 6 ????????? e0 ? e1 ? e2) 
 @a4 
 qed.
 
-(* TODO concrete definition by means of proof irrelevance *)
-axiom streicherK : ∀T:Type[1].∀t:T.∀P:t \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 t → Type[2].P (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 ? t) → ∀p.P p.
+definition eqProp ≝ λA:Prop.\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.ind(1,0,2)"\ 6eq\ 5/a\ 6 A.
 
+(* Example to avoid indexing and the consequential creation of ill typed
+   terms during paramodulation *)
+example lemmaK : ∀A.∀x:A.∀h:x\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x. \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eqProp.def(1)"\ 6eqProp\ 5/a\ 6 ? h (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 A x).
+#A #x #h @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 ? h: \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eqProp.def(1)"\ 6eqProp\ 5/a\ 6 ? ? ?).
+qed.
+
+theorem streicherK : ∀T:Type[2].∀t:T.∀P:t \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 t → Type[3].P (\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/eq.con(0,1,2)"\ 6refl\ 5/a\ 6 ? t) → ∀p.P p.
+ #T #t #P #H #p >(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/lemmaK.def(2)"\ 6lemmaK\ 5/a\ 6 T t p) @H
+qed.