]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - weblib/tutorial/chapter6.ma
WIP on cpce ...
[helm.git] / weblib / tutorial / chapter6.ma
index 58e349509ec31ae4fda010b4e47b2570d319236e..dd6d7cc78222e90f773c2eca98479f1cbba67e77 100644 (file)
-include "basics/logic.ma".
+(*
+\ 5h1 class="section"\ 6Formal Languages\ 5/h1\ 6
+In this chapter we shall apply our notion of DeqSet, and the list operations 
+defined in Chapter 4 to formal languages. A formal language is an arbitrary set
+of words over a given alphabet, that we shall represent as a predicate over words. 
+*)
+include "tutorial/chapter5.ma".
 
-(* Given a universe A, we can consider sets of elements of type A by means of their 
-characteristic predicates A → Prop. *)
+(* A word (or string) over an alphabet S is just a list of elements of S.*)
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="word"\ 6definition word ≝ λS:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/DeqSet.ind(1,0,0)"\ 6DeqSet\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6\ 5span class="error" title="Parse error: SYMBOL '.' expected after [grafite_ncommand] (in [executable])"\ 6\ 5/span\ 6 S.
 
-definition set ≝ λA:Type[0].A → Prop.
+(* For any alphabet there is only one word of length 0, the \ 5i\ 6empty word\ 5/i\ 6, which is 
+denoted by ϵ .*) 
 
-(* For instance, the empty set is the set defined by an always False predicate *)
-
-definition empty : ∀A.\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A ≝ λA.λa:A.\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False.ind(1,0,0)"\ 6False\ 5/a\ 6.
-
-(* the singleton set {a} can be defined by the characteristic predicate stating 
-equality with a *)
-
-definition singleton: ∀A.A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A ≝ λA.λa,x.a\ 5a title="leibnitz's equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6x. 
-
-(* Complement, union and intersection are easily defined, by means of logical 
-connectives *)
-
-definition complement: ∀A. \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A ≝ λA,P,x.\ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6(P x).
-
-definition intersection: ∀A. \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A ≝ λA,P,Q,x.(P x) \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 (Q x). 
-
-definition union: ∀A. \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/set.def(1)"\ 6set\ 5/a\ 6 A ≝ λA,P,Q,x.(P x) \ 5a title="logical or" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 (Q x).
-
-
-
-
-
-
-
- (* The reader could probably wonder what is the difference between Prop and bool.
-In fact, they are quite distinct entities. In type theory, all objects are structured
-in a three levels hierarchy
-   t : A : s 
-where, t is a term, A is a type, and s is called a sort. Sorts are special, primitive
-constants used to give a type to types. Now, Prop is a primitive sort, while bool is
-just a user defined data type (whose sort his Type[0]). In particular, Prop is the 
-sort of Propositions: its elements are logical statements in the usual sense. The important
-point is that statements are inhabited by their proofs: a triple of the kind
-   p : Q : Prop
-should be read as p is a proof of the proposition Q.*)
-
-
-
-include "arithmetics/nat.ma".
-include "basics/list.ma".
-
-interpretation "iff" 'iff a b = (iff a b).  
+notation "ϵ" non associative with precedence 90 for @{ 'epsilon }.
+interpretation "epsilon" 'epsilon = (nil ?).
 
-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).
+(* The operation that consists in appending two words to form a new word, whose 
+length is the sum of the lengths of the original words is called concatenation.
+String concatenation is just the append operation over lists, hence there is no
+point to define it. Similarly, many of its properties, such as the fact that 
+concatenating a word with the empty word gives the original word, follow by 
+general results over lists.
+*)
 
-definition word ≝ λS:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6.\ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 S.
+(*
+\ 5h2 class="section"\ 6Operations over languages\ 5/h2\ 6
+Languages inherit all the basic operations for sets, namely union, intersection, 
+complementation, substraction, and so on. In addition, we may define some new 
+operations induced by string concatenation, and in particular the concatenation 
+A · B of two languages A and B, the so called Kleene's star A* of A and the 
+derivative of a language A w.r.t. a given character a. *)
 
-inductive re (S: \ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) : Type[0] ≝
-   z: re S
- | e: re S
- | s: S → re S
- | c: re S → re S → re S
- | o: re S → re S → re S
- | k: re S → re S.
-notation < "a \sup ⋇" non associative with precedence 90 for @{ 'pk $a}.
-notation > "a ^ *" non associative with precedence 90 for @{ 'pk $a}.
-interpretation "star" 'pk a = (k ? a).
-interpretation "or" 'plus a b = (o ? a b).
-           
-notation "a · b" non associative with precedence 60 for @{ 'pc $a $b}.
-interpretation "cat" 'pc a b = (c ? a b).
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="cat"\ 6definition cat : ∀S,l1,l2,w.Prop ≝ 
+  λS.λl1,l2.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S.\ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6\ 5span class="error" title="Parse error: [sym_] or [ident] expected after [sym∃] (in [term])"\ 6\ 5/span\ 6w1,w2\ 5a title="exists" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6.\ 5/a\ 6w1 \ 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\ 5span class="error" title="Parse error: [term] expected after [sym∧] (in [term])"\ 6\ 5/span\ 6 l2 w2.
 
-(* to get rid of \middot 
-coercion c  : ∀S:Alpha.∀p:re S.  re S →  re S   ≝ c  on _p : re ?  to ∀_:?.?. *)
+notation "a · b" non associative with precedence 60 for @{ 'middot $a $b}.
+interpretation "cat lang" 'middot a b = (cat ? a b).
 
-notation < "a" non associative with precedence 90 for @{ 'ps $a}.
-notation > "` term 90 a" non associative with precedence 90 for @{ 'ps $a}.
-interpretation "atom" 'ps a = (s ? a).
 
-notation "ϵ" non associative with precedence 90 for @{ 'epsilon }.
-interpretation "epsilon" 'epsilon = (e ?).
+(* Given a language l, the Kleene's star of l, denoted by l*, is the set of 
+finite-length strings that can be generated by concatenating arbitrary strings of 
+l. In other words, w belongs to l* is and only if there exists a list of strings 
+w1,w2,...wk all belonging to l, such that l = w1w2...wk. 
+We need to define the latter operations. The following flatten function takes in 
+input a list of words and concatenates them together. *)
 
-notation "∅" non associative with precedence 90 for @{ 'empty }.
-interpretation "empty" 'empty = (z ?).
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="flatten"\ 6let rec flatten (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/DeqSet.ind(1,0,0)"\ 6DeqSet\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) on l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S ≝ 
+match l with [ nil ⇒ \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6 \ 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 flatten (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) on l : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/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 ].
+(* Given a list of words l and a language r, (conjunct l r) is true if and only if
+all words in l are in r, that is for every w in l, r w holds. *)
 
-let rec conjunct (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/Alpha.ind(1,0,0)"\ 6Alpha\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) (r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop) on l: Prop ≝
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="conjunct"\ 6let rec conjunct (S : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/DeqSet.ind(1,0,0)"\ 6DeqSet\ 5/a\ 6) (l : \ 5a href="cic:/matita/basics/list/list.ind(1,0,1)"\ 6list\ 5/a\ 6\ 5span class="error" title="Parse error: RPAREN expected after [term] (in [arg])"\ 6\ 5/span\ 6 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S)) (r : \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/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 ⇒ r w \ 5a title="logical and" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 conjunct ? tl r ]. 
 
-definition empty_lang ≝ λS.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/re/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 f
\ No newline at end of file
+(* We are ready to give the formal definition of the Kleene's star of l:
+a word w belongs to l* is and only if there exists a list of strings 
+lw such that (conjunct lw l) and  l = flatten lw. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="star"\ 6definition star ≝ λS.λl.λw:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/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/chapter6/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/chapter6/conjunct.fix(0,1,4)"\ 6conjunct\ 5/a\ 6 ? lw l. 
+notation "a ^ *" non associative with precedence 90 for @{ 'star $a}.
+interpretation "star lang" 'star l = (star ? l).
+
+(* The derivative of a language A with respect to a character a is the set of
+all strings w such that aw is in A. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="deriv"\ 6definition deriv ≝ λS.λA:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop.λa,w. A (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6w).
+
+(* 
+\ 5h2 class="section"\ 6Language equalities\ 5/h2\ 6
+Equality between languages is just the usual extensional equality between
+sets. The operation of concatenation behaves well with respect to this equality. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="cat_ext_l"\ 6lemma cat_ext_l: ∀S.∀A,B,C:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop. 
+  A \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 C  → A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 B \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 C \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 B.
+#S #A #B #C #H #w % * #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 #inw2
+cases (H w1) /\ 5span class="autotactic"\ 66\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/
+qed.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="cat_ext_r"\ 6lemma cat_ext_r: ∀S.∀A,B,C:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop. 
+  B \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 C → A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 B \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C.
+#S #A #B #C #H #w % * #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 #inw2
+cases (H w2) /\ 5span class="autotactic"\ 66\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6
+qed.
+  
+(* Concatenating a language with the empty language results in the
+empty language. *) 
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="cat_empty_l"\ 6lemma cat_empty_l: ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S→Prop. \ 5a title="empty set" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 A \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 6\ 5a title="empty set" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6.
+#S #A #w % [|*] * #w1 * #w2 * * #_ *
+qed.
+
+(* Concatenating a language l with the singleton language containing the
+empty string, results in the language l; that is {ϵ} is a left and right 
+unit with respect to concatenation. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="epsilon_cat_r"\ 6lemma epsilon_cat_r: ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop.
+  A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6 \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61  A. 
+#S #A #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw #inw1 normalize #eqw2 <eqw //
+  |#inA @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w) @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6]\ 5/a\ 6) /\ 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.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="epsilon_cat_l"\ 6lemma epsilon_cat_l: ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop.
+  \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6 \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 A \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61  A. 
+#S #A #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw normalize #eqw2 <eqw <eqw2 //
+  |#inA @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … \ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6) @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w) /\ 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.
+
+(* Concatenation is distributive w.r.t. union. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="distr_cat_r"\ 6lemma distr_cat_r: ∀S.∀A,B,C:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop.
+  (A \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B) \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61  A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 B \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C. 
+#S #A #B #C #w %
+  [* #w1 * #w2 * * #eqw * /\ 5span class="autotactic"\ 66\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6\ 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\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ |* * #w1 * #w2 * * /\ 5span class="autotactic"\ 66\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6\ 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\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/] 
+qed.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="distr_cat_r_eps"\ 6lemma distr_cat_r_eps: ∀S.∀A,C:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S →Prop.
+  (A \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6\ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61  A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 C \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 C. 
+  #S #A #C @\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/eqP_trans.def(3)"\ 6eqP_trans\ 5/a\ 6 [|@\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/distr_cat_r.def(5)"\ 6distr_cat_r\ 5/a\ 6 |@\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/eqP_union_l.def(3)"\ 6eqP_union_l\ 5/a\ 6 @\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/epsilon_cat_l.def(5)"\ 6epsilon_cat_l\ 5/a\ 6]
+qed.
+
+(* The following is a major property of derivatives *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="deriv_middot"\ 6lemma deriv_middot: ∀S,A,B,a. \ 5a title="logical not" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6¬\ 5/a\ 6 A \ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6 → \ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/deriv.def(4)"\ 6deriv\ 5/a\ 6 S (A\ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6B) a \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/deriv.def(4)"\ 6deriv\ 5/a\ 6 S A a) \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 B.
+#S #A #B #a #noteps #w normalize %
+  [* #w1 cases w1 
+    [* #w2 * * #_ #Aeps @\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/False_ind.fix(0,1,1)"\ 6False_ind\ 5/a\ 6 /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/absurd.def(2)"\ 6absurd\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/
+    |#b #w2 * #w3 * * whd in ⊢ ((??%?)→?); #H destruct
+     #H #H1 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w2) @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w3) % // % //
+    ]
+  |* #w1 * #w2 * * #H #H1 #H2 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6w1))
+   @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w2) % // % normalize //
+  ]
+qed. 
+
+(* 
+\ 5h2 class="section"\ 6Main Properties of Kleene's star\ 5/h2\ 6
+We conclude this section with some important properties of Kleene's
+star that will be used in the following chapters. *)
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="espilon_in_star"\ 6lemma espilon_in_star: ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop.
+  A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6.
+#S #A @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6[\ 5/a\ 6 \ 5a title="nil" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6]\ 5/a\ 6) normalize /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/And.con(0,1,2)"\ 6conj\ 5/a\ 6\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/True.con(0,1,0)"\ 6I\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/
+qed.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="cat_to_star"\ 6lemma cat_to_star:∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop.
+  ∀w1,w2. A w1 → A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 w2 → A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 (w1\ 5a title="append" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6@\ 5/a\ 6w2).
+#S #A #w1 #w2 #Aw * #l * #H #H1 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … (w1\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6l)) 
+% normalize /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 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.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="fix_star"\ 6lemma fix_star: ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop. 
+  A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 A \ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6.
+#S #A #w %
+  [* #l generalize in match w; -w cases l [normalize #w * /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,2,2)"\ 6or_intror\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/]
+   #w1 #tl #w * whd in ⊢ ((??%?)→?); #eqw whd in ⊢ (%→?); *
+   #w1A #cw1 %1 @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … w1) @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/flatten.fix(0,1,4)"\ 6flatten\ 5/a\ 6 S tl))
+   % /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 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/ whd @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … tl) /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 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/
+  |* [2: whd in ⊢ (%→?); #eqw <eqw //]
+   * #w1 * #w2 * * #eqw <eqw @\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/cat_to_star.def(6)"\ 6cat_to_star\ 5/a\ 6 
+  ]
+qed.
+
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="star_fix_eps"\ 6lemma star_fix_eps : ∀S.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop.
+  A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 (A \ 5a title="substraction" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6-\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6\ 5a title="cat lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6·\ 5/a\ 6 A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6.  
+#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 
+        @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … (a\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6\ 5a title="cons" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6:\ 5/a\ 6w1)) @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … (\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/flatten.fix(0,1,4)"\ 6flatten\ 5/a\ 6 S tl)) %
+         [% [@H1 | normalize % /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/sym_not_eq.def(4)"\ 6sym_not_eq\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/] |whd @(\ 5a href="cic:/matita/basics/logic/ex.con(0,1,2)"\ 6ex_intro\ 5/a\ 6 … tl) /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 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/]
+       ]
+    ]
+  |* [* #w1 * #w2 * * #eqw * #H1 #_ <eqw @\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/cat_to_star.def(6)"\ 6cat_to_star\ 5/a\ 6 //
+     | whd in ⊢ (%→?); #H <H //
+     ]
+  ]
+qed. 
+     
+\ 5img class="anchor" src="icons/tick.png" id="star_epsilon"\ 6lemma star_epsilon: ∀S:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter4/DeqSet.ind(1,0,0)"\ 6DeqSet\ 5/a\ 6.∀A:\ 5a href="cic:/matita/tutorial/chapter6/word.def(3)"\ 6word\ 5/a\ 6 S → Prop.
+  A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6 \ 5a title="union" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6\ 5/a\ 6 \ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6{\ 5/a\ 6\ 5a title="epsilon" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6ϵ\ 5/a\ 6\ 5a title="singleton" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6}\ 5/a\ 6 \ 5a title="extensional equality" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6=\ 5/a\ 61 A\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6^\ 5/a\ 6\ 5a title="star lang" href="cic:/fakeuri.def(1)"\ 6*\ 5/a\ 6.
+#S #A #w % /\ 5span class="autotactic"\ 62\ 5span class="autotrace"\ 6 trace \ 5a href="cic:/matita/basics/logic/Or.con(0,1,2)"\ 6or_introl\ 5/a\ 6\ 5/span\ 6\ 5/span\ 6/ * // 
+qed.
+  
\ No newline at end of file