]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - weblib/tutorial/chapter4.ma
New chapter 4
[helm.git] / weblib / tutorial / chapter4.ma
index 21a7a6c0ef80bf29230209b9ca91986666b13f67..a0a5a938d1785d58bf1422016caad88e5089c7f7 100644 (file)
-include "tutorial/chapter3.ma".
-
-(* As a simple application of lists, let us now consider strings of characters 
-over a given alphabet Alpha. We shall assume to have a decidable equality between 
-characters, that is a (computable) function eqb associating a boolean value true 
-or false to each pair of characters; eqb is correct, in the sense that (eqb x y) 
-if and only if (x = y). The type Alpha of alphabets is hence defined by the 
-following record *)
-
-interpretation "iff" 'iff a b = (iff a b). 
-
-record Alpha : Type[1] ≝ { carr :> Type[0];
-   eqb: carr → carr → \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)"\ 6bool\ 5/a\ 6;
-   eqb_true: ∀x,y. (eqb x y \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.con(0,1,0)"\ 6true\ 5/a\ 6\ 5a title="iff" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 (x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 y)
-}.
-notation "a == b" non associative with precedence 45 for @{ 'eqb $a $b }.
-interpretation "eqb" 'eqb a b = (eqb ? a b).
-
-definition word ≝ λS: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 S.
-
-inductive re (S: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) : Type[0] ≝
-   zero: re S
- | epsilon: re S
- | char: S → re S
- | concat: re S → re S → re S
- | or: re S → re S → re S
- | star: re S → re S.
-(* notation < "a \sup ⋇" non associative with precedence 90 for @{ 'pk $a}. *)
-notation "a ^ *" non associative with precedence 90 for @{ 'kstar $a}.
-interpretation "star" 'kstar a = (star ? a).
-interpretation "or" 'plus a b = (or ? a b).
-           
-notation "a · b" non associative with precedence 60 for @{ 'concat $a $b}.
-interpretation "cat" 'concat a b = (concat ? a b).
-
-(* to get rid of \middot 
-coercion c  : ∀S:Alpha.∀p:re S.  re S →  re S   ≝ c  on _p : re ?  to ∀_:?.?. *)
-
-(* notation < "a" non associative with precedence 90 for @{ 'ps $a}. *)
-notation "` term 90 a" non associative with precedence 90 for @{ 'atom $a}.
-interpretation "atom" 'atom a = (char ? a).
 
-notation "ϵ" non associative with precedence 90 for @{ 'epsilon }.
-interpretation "epsilon" 'epsilon = (epsilon ?).
-
-notation "∅" (* slash emptyv *) non associative with precedence 90 for @{ 'empty }.
-interpretation "empty" 'empty = (zero ?).
-
-let rec flatten (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) on l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S ≝ 
-match l with [ nil ⇒ \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6 ] | cons w tl ⇒ w \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 flatten ? tl ].
 
-let rec conjunct (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter3/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) (L :\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop) on l: Prop ≝
-match l with [ nil ⇒ \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/True.ind(1,0,0)"\ 6True\ 5/a\ 6 | cons w tl ⇒ L w \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 conjunct ? tl L ]. 
+(**************************************************************************)
+(*       ___                                                              *)
+(*      ||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                  *)
+(*                                                                        *)
+(**************************************************************************)
 
-definition empty_lang ≝ λS.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False.ind(1,0,0)"\ 6False\ 5/a\ 6.  
-(* notation "{}" non associative with precedence 90 for @{'empty_lang}. *)
-interpretation "empty lang" 'empty = (empty_lang ?).
+include "arithmetics/nat.ma".
+include "basics/lists/list.ma".
+include "basics/sets.ma".
 
-definition sing_lang ≝ λS.λx,w:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.x \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 w.
-notation "{: x }" non associative with precedence 90 for @{'sing_lang $x}.
-interpretation "sing lang" 'sing_lang x = (sing_lang ? x).
+definition word ≝ λS:DeqSet.list S.
 
-definition union : ∀S,L1,L2,w.Prop ≝ λS,L1,L2.λw: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.L1 w \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 L2 w.
-interpretation "union lang" 'union a b = (union ? a b).
+notation "ϵ" non associative with precedence 90 for @{ 'epsilon }.
+interpretation "epsilon" 'epsilon = (nil ?).
 
+(* concatenation *)
 definition cat : ∀S,l1,l2,w.Prop ≝ 
-  λS.λl1,l2.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.\ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6w1,w2.w1 \ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6 w2 \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 w \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 l1 w1 \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 l2 w2.
-interpretation "cat lang" 'concat a b = (cat ? a b).
-
-definition star_lang ≝ λS.λl.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.\ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6lw. \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/flatten.fix(0,1,4)"\ 6flatten\ 5/a\ 6 ? lw \ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6 w \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/conjunct.fix(0,1,4)"\ 6conjunct\ 5/a\ 6 ? lw l. 
-interpretation "star lang" 'kstar l = (star_lang ? l).
-
-(* notation "ℓ term 70 E" non associative with precedence 75 for @{in_l ? $E}. *)
-
-let rec in_l (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/re.ind(1,0,1)"\ 6re\ 5/a\ 6 S) on r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop ≝ 
-match r with
- [ zero ⇒ \ 5a title="empty lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 
- | epsilon ⇒ \ 5a title="sing lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] }
- | char x ⇒ \ 5a title="sing lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6: x\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:\ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] }
- | concat r1 r2 ⇒ in_l ? r1 \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 in_l ? r2 
- | or r1 r2 ⇒ in_l ? r1 \ 5a title="union lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 in_l ? r2 
- | star r1 ⇒ (in_l ? r1)\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6
- ].
-
-notation "ℓ term 70 E" non associative with precedence 75 for @{'in_l $E}.
-interpretation "in_l" 'in_l E = (in_l ? E).
-interpretation "in_l mem" 'mem w l = (in_l ? l w).
-
-notation "a ∨ b" left associative with precedence 30 for @{'orb $a $b}.
-interpretation "orb" 'orb a b = (orb a b).
-
-(* ndefinition if_then_else ≝ λT:Type[0].λe,t,f.match e return λ_.T with [ true ⇒ t | false ⇒ f].
-notation > "'if' term 19 e 'then' term 19 t 'else' term 19 f" non associative with precedence 19 for @{ 'if_then_else $e $t $f }.
-notation < "'if' \nbsp term 19 e \nbsp 'then' \nbsp term 19 t \nbsp 'else' \nbsp term 90 f \nbsp" non associative with precedence 19 for @{ 'if_then_else $e $t $f }.
-interpretation "if_then_else" 'if_then_else e t f = (if_then_else ? e t f). *)
-
-inductive pitem (S: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) : Type[0] ≝
- | pzero: pitem S
- | pepsilon: pitem S
- | pchar: S → pitem S
- | ppoint: S → pitem S
- | pconcat: pitem S → pitem S → pitem S
- | por: pitem S → pitem S → pitem S
- | pstar: pitem S → pitem S.
-definition pre ≝ λS.\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/pitem.ind(1,0,1)"\ 6pitem\ 5/a\ 6 S \ 5a title="Product" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6×\ 5/a\ 6 \ 5a href="cic:/matita/basics/bool/bool.ind(1,0,0)" title="null"\ 6bool\ 5/a\ 6.
-
-interpretation "pstar" 'kstar a = (pstar ? a).
-interpretation "por" 'plus a b = (por ? a b).
-interpretation "pcat" 'concat a b = (pconcat ? a b).
-
-notation "• a" non associative with precedence 90 for @{ 'ppoint $a}.
-(* notation > "`. term 90 a" non associative with precedence 90 for @{ 'pp $a}. *)
-
-interpretation "ppatom" 'ppoint a = (ppoint ? a).
-(* to get rid of \middot 
-ncoercion pc : ∀S.∀p:pitem S. pitem S → pitem S  ≝ pc on _p : pitem ? to ∀_:?.?. *)
-interpretation "patom" 'pchar a = (pchar ? a).
-interpretation "pepsilon" 'epsilon = (pepsilon ?).
-interpretation "pempty" 'empty = (pzero ?).
-
-notation "\boxv term 19 e \boxv" (* slash boxv *) non associative with precedence 70 for @{forget ? $e}.
-
-let rec forget (S: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/pitem.ind(1,0,1)"\ 6pitem\ 5/a\ 6 S) on l: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/re.ind(1,0,1)"\ 6re\ 5/a\ 6 S ≝
- match l with
-  [ pzero ⇒ \ 5a title="empty" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6
-  | pepsilon ⇒ \ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6
-  | pchar x ⇒ \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/re.con(0,3,1)"\ 6char\ 5/a\ 6 ? x 
-  | ppoint x ⇒ \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/re.con(0,3,1)"\ 6char\ 5/a\ 6 ? x  
-  | pconcat e1 e2 ⇒ │e1│ \ 5a title="cat" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 │e2│
-  | por e1 e2 ⇒ │e1│  \ 5a title="or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6+\ 5/a\ 6 │e2│
-  | pstar e ⇒ │e│\ 5a title="star" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6*
-  ].
-
-notation "│ term 19 e │" non associative with precedence 70 for @{'forget $e}.
-interpretation "forget" 'forget a = (forget ? a).
-
-notation "\fst term 90 x" non associative with precedence 90 for @{'fst $x}.  
-interpretation "fst" 'fst x = (fst ? ? x).  
-notation "\snd term 90 x" non associative with precedence 90 for @{'snd $x}.
-interpretation "snd" 'snd x = (snd ? ? x).
-
-notation "ℓ term 70 E" non associative with precedence 75 for @{in_pl ? $E}.
-
-let rec in_pl (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/pitem.ind(1,0,1)"\ 6pitem\ 5/a\ 6 S) on r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop ≝ 
-match r with
-  [ pzero ⇒ \ 5a title="empty lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 
-  | pepsilon ⇒ \ 5a title="empty lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6
-  | pchar _ ⇒ \ 5a title="empty lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6
-  | ppoint x ⇒ \ 5a title="sing lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6: x\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6:\ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6] } 
-  | pconcat pe1 pe2 ⇒ in_pl ? pe1 \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 \ 5a title="in_l" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 │pe2│  \ 5a title="union lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 in_pl ? pe2 
-  | por pe1 pe2 ⇒ in_pl ? pe1 \ 5a title="union lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 in_pl ? pe2
-  | pstar pe ⇒ in_pl ? pe \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 \ 5a title="in_l" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 │pe│\ 5a title="star" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6*
-  ].
-
-interpretation "in_pl" 'in_l E = (in_pl ? E).
-interpretation "in_pl mem" 'mem w l = (in_pl ? l w).
-
-definition epsilon ≝ λS,b.if b then { ([ ] : word S) } else {}.
-
-interpretation "epsilon" 'epsilon = (epsilon ?).
-notation < "ϵ b" non associative with precedence 90 for @{'app_epsilon $b}.
-interpretation "epsilon lang" 'app_epsilon b = (epsilon ? b).
-
-ndefinition in_prl ≝ λS : Alpha.λp:pre S.  𝐋\p (\fst p) ∪ ϵ (\snd p).
+  λS.λl1,l2.λw:word S.∃w1,w2.w1 @ w2 = w ∧ l1 w1 ∧ l2 w2.
+notation "a · b" non associative with precedence 60 for @{ 'middot $a $b}.
+interpretation "cat lang" 'middot a b = (cat ? a b).
+
+let rec flatten (S : DeqSet) (l : list (word S)) on l : word S ≝ 
+match l with [ nil ⇒ [ ] | cons w tl ⇒ w @ flatten ? tl ].
+
+let rec conjunct (S : DeqSet) (l : list (word S)) (r : word S → Prop) on l: Prop ≝
+match l with [ nil ⇒ True | cons w tl ⇒ r w ∧ conjunct ? tl r ]. 
+
+(* kleene's star *)
+definition star ≝ λS.λl.λw:word S.∃lw.flatten ? lw = w ∧ conjunct ? lw l. 
+notation "a ^ *" non associative with precedence 90 for @{ 'star $a}.
+interpretation "star lang" 'star l = (star ? l).
+
+lemma cat_ext_l: ∀S.∀A,B,C:word S →Prop. 
+  A =1 C  → A · B =1 C · B.
+#S #A #B #C #H #w % * #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 #inw2
+cases (H w1) /6/ 
+qed.
+
+lemma cat_ext_r: ∀S.∀A,B,C:word S →Prop. 
+  B =1 C → A · B =1 A · C.
+#S #A #B #C #H #w % * #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 #inw2
+cases (H w2) /6/ 
+qed.
+  
+lemma distr_cat_r: ∀S.∀A,B,C:word S →Prop.
+  (A ∪ B) · C =1  A · C ∪ B · C. 
+#S #A #B #C #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw * /6/ |* * #w1 * #w2 * * /6/] 
+qed.
+
+lemma espilon_in_star: ∀S.∀A:word S → Prop.
+  A^* ϵ.
+#S #A @(ex_intro … [ ]) normalize /2/
+qed.
+
+lemma cat_to_star:∀S.∀A:word S → Prop.
+  ∀w1,w2. A w1 → A^* w2 → A^* (w1@w2).
+#S #A #w1 #w2 #Aw * #l * #H #H1 @(ex_intro … (w1::l)) 
+% normalize /2/
+qed.
+
+lemma fix_star: ∀S.∀A:word S → Prop. 
+  A^* =1 A · A^* ∪ {ϵ}.
+#S #A #w %
+  [* #l generalize in match w; -w cases l [normalize #w * /2/]
+   #w1 #tl #w * whd in ⊢ ((??%?)→?); #eqw whd in ⊢ (%→?); *
+   #w1A #cw1 %1 @(ex_intro … w1) @(ex_intro … (flatten S tl))
+   % /2/ whd @(ex_intro … tl) /2/
+  |* [2: whd in ⊢ (%→?); #eqw <eqw //]
+   * #w1 * #w2 * * #eqw <eqw @cat_to_star 
+  ]
+qed.
+
+lemma star_fix_eps : ∀S.∀A:word S → Prop.
+  A^* =1 (A - {ϵ}) · A^* ∪ {ϵ}.  
+#S #A #w %
+  [* #l elim l 
+    [* whd in ⊢ ((??%?)→?); #eqw #_ %2 <eqw // 
+    |* [#tl #Hind * #H * #_ #H2 @Hind % [@H | //]
+       |#a #w1 #tl #Hind * whd in ⊢ ((??%?)→?); #H1 * #H2 #H3 %1 
+        @(ex_intro … (a::w1)) @(ex_intro … (flatten S tl)) %
+         [% [@H1 | normalize % /2/] |whd @(ex_intro … tl) /2/]
+       ]
+    ]
+  |* [* #w1 * #w2 * * #eqw * #H1 #_ <eqw @cat_to_star //
+     | whd in ⊢ (%→?); #H <H //
+     ]
+  ]
+qed. 
+     
+lemma star_epsilon: ∀S:DeqSet.∀A:word S → Prop.
+  A^* ∪ {ϵ} =1 A^*.
+#S #A #w % /2/ * // 
+qed.
   
-interpretation "in_prl mem" 'mem w l = (in_prl ? l w).
-interpretation "in_prl" 'in_pl E = (in_prl ? E).
-
-nlemma append_eq_nil : ∀S.∀w1,w2:word S. w1 @ w2 = [ ] → w1 = [ ].
-#S w1; nelim w1; //. #x tl IH w2; nnormalize; #abs; ndestruct; nqed.
-
-(* lemma 12 *)
-nlemma epsilon_in_true : ∀S.∀e:pre S. [ ] ∈ e ↔ \snd e = true.
-#S r; ncases r; #e b; @; ##[##2: #H; nrewrite > H; @2; /2/; ##] ncases b;//; 
-nnormalize; *; ##[##2:*] nelim e;
-##[ ##1,2: *; ##| #c; *; ##| #c; nnormalize; #; ndestruct; ##| ##7: #p H;
-##| #r1 r2 H G; *; ##[##2: /3/ by or_intror]
-##| #r1 r2 H1 H2; *; /3/ by or_intror, or_introl; ##]
-*; #w1; *; #w2; *; *; #defw1; nrewrite > (append_eq_nil … w1 w2 …); /3/ by {};//;
-nqed.
-
-nlemma not_epsilon_lp : ∀S:Alpha.∀e:pitem S. ¬ ((𝐋\p e) [ ]).
-#S e; nelim e; nnormalize; /2/ by nmk;
-##[ #; @; #; ndestruct;
-##| #r1 r2 n1 n2; @; *; /2/; *; #w1; *; #w2; *; *; #H;
-    nrewrite > (append_eq_nil …H…); /2/;
-##| #r1 r2 n1 n2; @; *; /2/;
-##| #r n; @; *; #w1; *; #w2; *; *; #H;     
-    nrewrite > (append_eq_nil …H…); /2/;##]
-nqed.
-
-ndefinition lo ≝ λS:Alpha.λ
\ No newline at end of file
+lemma epsilon_cat_r: ∀S.∀A:word S →Prop.
+   A · {ϵ} =1  A. 
+#S #A #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 normalize #eqw2 <eqw //
+  |#inA @(ex_intro … w) @(ex_intro … [ ]) /3/
+  ]
+qed.
+
+lemma epsilon_cat_l: ∀S.∀A:word S →Prop.
+   {ϵ} · A =1  A. 
+#S #A #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw normalize #eqw2 <eqw <eqw2 //
+  |#inA @(ex_intro … ϵ) @(ex_intro … w) /3/
+  ]
+qed.
+
+lemma distr_cat_r_eps: ∀S.∀A,C:word S →Prop.
+  (A ∪ {ϵ}) · C =1  A · C ∪ C. 
+#S #A #C @eqP_trans [|@distr_cat_r |@eqP_union_l @epsilon_cat_l]
+qed.
+