]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blob - matita/matita/contribs/lambdadelta/basic_2A/substitution/cpy_lift.ma
update in lambdadelta
[helm.git] / matita / matita / contribs / lambdadelta / basic_2A / substitution / cpy_lift.ma
1 (**************************************************************************)
2 (*       ___                                                              *)
3 (*      ||M||                                                             *)
4 (*      ||A||       A project by Andrea Asperti                           *)
5 (*      ||T||                                                             *)
6 (*      ||I||       Developers:                                           *)
7 (*      ||T||         The HELM team.                                      *)
8 (*      ||A||         http://helm.cs.unibo.it                             *)
9 (*      \   /                                                             *)
10 (*       \ /        This file is distributed under the terms of the       *)
11 (*        v         GNU General Public License Version 2                  *)
12 (*                                                                        *)
13 (**************************************************************************)
14
15 include "basic_2A/substitution/drop_drop.ma".
16 include "basic_2A/substitution/cpy.ma".
17
18 (* CONTEXT-SENSITIVE EXTENDED ORDINARY SUBSTITUTION FOR TERMS ***************)
19
20 (* Properties on relocation *************************************************)
21
22 (* Basic_1: was: subst1_lift_lt *)
23 lemma cpy_lift_le: ∀G,K,T1,T2,lt,mt. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, mt] T2 →
24                    ∀L,U1,U2,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K →
25                    ⬆[l, m] T1 ≡ U1 → ⬆[l, m] T2 ≡ U2 →
26                    lt + mt ≤ l → ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2.
27 #G #K #T1 #T2 #lt #mt #H elim H -G -K -T1 -T2 -lt -mt
28 [ #I #G #K #lt #mt #L #U1 #U2 #s #l #m #_ #H1 #H2 #_
29   >(lift_mono … H1 … H2) -H1 -H2 //
30 | #I #G #K #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HKV #HVW #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H #HWU2 #Hlmtl
31   lapply (ylt_yle_trans … Hlmtl … Hilmt) -Hlmtl #Hil
32   lapply (ylt_inv_inj … Hil) -Hil #Hil
33   lapply (lift_inv_lref1_lt … H … Hil) -H #H destruct
34   elim (lift_trans_ge … HVW … HWU2) -W // <minus_plus #W #HVW #HWU2
35   elim (drop_trans_le … HLK … HKV) -K /2 width=2 by lt_to_le/ #X #HLK #H
36   elim (drop_inv_skip2 … H) -H /2 width=1 by lt_plus_to_minus_r/ -Hil #K #Y #_ #HVY
37   >(lift_mono … HVY … HVW) -Y -HVW #H destruct /2 width=5 by cpy_subst/
38 | #a #I #G #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hlmtl
39   elim (lift_inv_bind1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
40   elim (lift_inv_bind1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
41   /4 width=7 by cpy_bind, drop_skip, yle_succ/
42 | #G #I #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hlmtl
43   elim (lift_inv_flat1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
44   elim (lift_inv_flat1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
45   /3 width=7 by cpy_flat/
46 ]
47 qed-.
48
49 lemma cpy_lift_be: ∀G,K,T1,T2,lt,mt. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, mt] T2 →
50                    ∀L,U1,U2,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K →
51                    ⬆[l, m] T1 ≡ U1 → ⬆[l, m] T2 ≡ U2 →
52                    lt ≤ l → l ≤ lt + mt → ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt + m] U2.
53 #G #K #T1 #T2 #lt #mt #H elim H -G -K -T1 -T2 -lt -mt
54 [ #I #G #K #lt #mt #L #U1 #U2 #s #l #m #_ #H1 #H2 #_ #_
55   >(lift_mono … H1 … H2) -H1 -H2 //
56 | #I #G #K #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HKV #HVW #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H #HWU2 #Hltl #_
57   elim (lift_inv_lref1 … H) -H * #Hil #H destruct
58   [ -Hltl
59     lapply (ylt_yle_trans … (lt+mt+m) … Hilmt) // -Hilmt #Hilmtm
60     elim (lift_trans_ge … HVW … HWU2) -W // <minus_plus #W #HVW #HWU2
61     elim (drop_trans_le … HLK … HKV) -K /2 width=2 by lt_to_le/ #X #HLK #H
62     elim (drop_inv_skip2 … H) -H /2 width=1 by lt_plus_to_minus_r/ -Hil #K #Y #_ #HVY
63     >(lift_mono … HVY … HVW) -V #H destruct /2 width=5 by cpy_subst/
64   | -Hlti
65     elim (yle_inv_inj2 … Hltl) -Hltl #ltt #Hltl #H destruct
66     lapply (transitive_le … Hltl Hil) -Hltl #Hlti
67     lapply (lift_trans_be … HVW … HWU2 ? ?) -W /2 width=1 by le_S/ >plus_plus_comm_23 #HVU2
68     lapply (drop_trans_ge_comm … HLK … HKV ?) -K // -Hil
69     /4 width=5 by cpy_subst, drop_inv_gen, monotonic_ylt_plus_dx, yle_plus_dx1_trans, yle_inj/
70   ]
71 | #a #I #G #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hltl #Hllmt
72   elim (lift_inv_bind1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
73   elim (lift_inv_bind1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
74   /4 width=7 by cpy_bind, drop_skip, yle_succ/
75 | #I #G #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hlmtl
76   elim (lift_inv_flat1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
77   elim (lift_inv_flat1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
78   /3 width=7 by cpy_flat/
79 ]
80 qed-.
81
82 (* Basic_1: was: subst1_lift_ge *)
83 lemma cpy_lift_ge: ∀G,K,T1,T2,lt,mt. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, mt] T2 →
84                    ∀L,U1,U2,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K →
85                    ⬆[l, m] T1 ≡ U1 → ⬆[l, m] T2 ≡ U2 →
86                    l ≤ lt → ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt+m, mt] U2.
87 #G #K #T1 #T2 #lt #mt #H elim H -G -K -T1 -T2 -lt -mt
88 [ #I #G #K #lt #mt #L #U1 #U2 #s #l #m #_ #H1 #H2 #_
89   >(lift_mono … H1 … H2) -H1 -H2 //
90 | #I #G #K #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HKV #HVW #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H #HWU2 #Hllt
91   lapply (yle_trans … Hllt … Hlti) -Hllt #Hil
92   elim (yle_inv_inj2 … Hil) -Hil #ll #Hlli #H0 destruct
93   lapply (lift_inv_lref1_ge … H … Hlli) -H #H destruct
94   lapply (lift_trans_be … HVW … HWU2 ? ?) -W /2 width=1 by le_S/ >plus_plus_comm_23 #HVU2
95   lapply (drop_trans_ge_comm … HLK … HKV ?) -K // -Hlli
96   /3 width=5 by cpy_subst, drop_inv_gen, monotonic_ylt_plus_dx, monotonic_yle_plus_dx/
97 | #a #I #G #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hllt
98   elim (lift_inv_bind1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
99   elim (lift_inv_bind1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
100   /4 width=6 by cpy_bind, drop_skip, yle_succ/
101 | #I #G #K #V1 #V2 #T1 #T2 #lt #mt #_ #_ #IHV12 #IHT12 #L #U1 #U2 #s #l #m #HLK #H1 #H2 #Hllt
102   elim (lift_inv_flat1 … H1) -H1 #VV1 #TT1 #HVV1 #HTT1 #H1
103   elim (lift_inv_flat1 … H2) -H2 #VV2 #TT2 #HVV2 #HTT2 #H2 destruct
104   /3 width=6 by cpy_flat/
105 ]
106 qed-.
107
108 (* Inversion lemmas on relocation *******************************************)
109
110 (* Basic_1: was: subst1_gen_lift_lt *)
111 lemma cpy_inv_lift1_le: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
112                         ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
113                         lt + mt ≤ l →
114                         ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, mt] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
115 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #H elim H -G -L -U1 -U2 -lt -mt
116 [ * #i #G #L #lt #mt #K #s #l #m #_ #T1 #H #_
117   [ lapply (lift_inv_sort2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
118   | elim (lift_inv_lref2 … H) -H * #Hil #H destruct /3 width=3 by lift_lref_ge_minus, lift_lref_lt, ex2_intro/
119   | lapply (lift_inv_gref2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
120   ]
121 | #I #G #L #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HLKV #HVW #K #s #l #m #HLK #T1 #H #Hlmtl
122   lapply (ylt_yle_trans … Hlmtl … Hilmt) -Hlmtl #Hil
123   lapply (ylt_inv_inj … Hil) -Hil #Hil
124   lapply (lift_inv_lref2_lt … H … Hil) -H #H destruct
125   elim (drop_conf_lt … HLK … HLKV) -L // #L #U #HKL #_ #HUV
126   elim (lift_trans_le … HUV … HVW) -V // >minus_plus <plus_minus_m_m // -Hil /3 width=5 by cpy_subst, ex2_intro/
127 | #a #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hlmtl
128   elim (lift_inv_bind2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
129   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -IHW12 // #V2 #HV12 #HVW2
130   elim (IHU12 … HTU1) -IHU12 -HTU1
131   /3 width=6 by cpy_bind, yle_succ, drop_skip, lift_bind, ex2_intro/
132 | #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hlmtl
133   elim (lift_inv_flat2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
134   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -W1 //
135   elim (IHU12 … HLK … HTU1) -U1 -HLK
136   /3 width=5 by cpy_flat, lift_flat, ex2_intro/
137 ]
138 qed-.
139
140 lemma cpy_inv_lift1_be: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
141                         ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
142                         lt ≤ l → yinj l + m ≤ lt + mt →
143                         ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, mt-m] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
144 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #H elim H -G -L -U1 -U2 -lt -mt
145 [ * #i #G #L #lt #mt #K #s #l #m #_ #T1 #H #_ #_
146   [ lapply (lift_inv_sort2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
147   | elim (lift_inv_lref2 … H) -H * #Hil #H destruct /3 width=3 by lift_lref_ge_minus, lift_lref_lt, ex2_intro/
148   | lapply (lift_inv_gref2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
149   ]
150 | #I #G #L #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HLKV #HVW #K #s #l #m #HLK #T1 #H #Hltl #Hlmlmt
151   lapply (yle_fwd_plus_ge_inj … Hltl Hlmlmt) #Hmmt
152   elim (lift_inv_lref2 … H) -H * #Hil #H destruct [ -Hltl -Hilmt | -Hlti -Hlmlmt ]
153   [ lapply (ylt_yle_trans i l (lt+(mt-m)) ? ?) /2 width=1 by ylt_inj/
154     [ >yplus_minus_assoc_inj /2 width=1 by yle_plus1_to_minus_inj2/ ] -Hlmlmt #Hilmtm
155     elim (drop_conf_lt … HLK … HLKV) -L // #L #U #HKL #_ #HUV
156     elim (lift_trans_le … HUV … HVW) -V // >minus_plus <plus_minus_m_m // -Hil
157     /3 width=5 by cpy_subst, ex2_intro/
158   | elim (le_inv_plus_l … Hil) #Hlim #Hmi
159     lapply (yle_trans … Hltl (i-m) ?) /2 width=1 by yle_inj/ -Hltl #Hltim
160     lapply (drop_conf_ge … HLK … HLKV ?) -L // #HKV
161     elim (lift_split … HVW l (i-m+1)) -HVW [2,3,4: /2 width=1 by le_S_S, le_S/ ] -Hil -Hlim
162     #V1 #HV1 >plus_minus // <minus_minus /2 width=1 by le_S/ <minus_n_n <plus_n_O #H
163     @(ex2_intro … H) @(cpy_subst … HKV HV1) // (**) (* explicit constructor *)
164     >yplus_minus_assoc_inj /3 width=1 by monotonic_ylt_minus_dx, yle_inj/
165   ]
166 | #a #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hltl #Hlmlmt
167   elim (lift_inv_bind2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
168   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -IHW12 // #V2 #HV12 #HVW2
169   elim (IHU12 … HTU1) -U1
170   /3 width=6 by cpy_bind, drop_skip, lift_bind, yle_succ, ex2_intro/
171 | #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hltl #Hlmlmt
172   elim (lift_inv_flat2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
173   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -W1 //
174   elim (IHU12 … HLK … HTU1) -U1 -HLK //
175   /3 width=5 by cpy_flat, lift_flat, ex2_intro/
176 ]
177 qed-.
178
179 (* Basic_1: was: subst1_gen_lift_ge *)
180 lemma cpy_inv_lift1_ge: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
181                         ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
182                         yinj l + m ≤ lt →
183                         ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt-m, mt] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
184 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #H elim H -G -L -U1 -U2 -lt -mt
185 [ * #i #G #L #lt #mt #K #s #l #m #_ #T1 #H #_
186   [ lapply (lift_inv_sort2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
187   | elim (lift_inv_lref2 … H) -H * #Hil #H destruct /3 width=3 by lift_lref_ge_minus, lift_lref_lt, ex2_intro/
188   | lapply (lift_inv_gref2 … H) -H #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
189   ]
190 | #I #G #L #KV #V #W #i #lt #mt #Hlti #Hilmt #HLKV #HVW #K #s #l #m #HLK #T1 #H #Hlmlt
191   lapply (yle_trans … Hlmlt … Hlti) #Hlmi
192   elim (yle_inv_plus_inj2 … Hlmlt) -Hlmlt #_ #Hmlt
193   elim (yle_inv_plus_inj2 … Hlmi) #Hlim #Hmi
194   lapply (lift_inv_lref2_ge  … H ?) -H /2 width=1 by yle_inv_inj/ #H destruct
195   lapply (drop_conf_ge … HLK … HLKV ?) -L /2 width=1 by yle_inv_inj/ #HKV
196   elim (lift_split … HVW l (i-m+1)) -HVW [2,3,4: /3 width=1 by yle_inv_inj, le_S_S, le_S/ ] -Hlmi -Hlim
197   #V0 #HV10 >plus_minus /2 width=1 by yle_inv_inj/ <minus_minus /3 width=1 by yle_inv_inj, le_S/ <minus_n_n <plus_n_O #H
198   @(ex2_intro … H) @(cpy_subst … HKV HV10) (**) (* explicit constructor *)
199   [ /2 width=1 by monotonic_yle_minus_dx/
200   | <yplus_minus_comm_inj /2 width=1 by monotonic_ylt_minus_dx/
201   ]
202 | #a #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hlmtl
203   elim (lift_inv_bind2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
204   elim (yle_inv_plus_inj2 … Hlmtl) #_ #Hmlt
205   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -IHW12 // #V2 #HV12 #HVW2
206   elim (IHU12 … HTU1) -U1 [4: @drop_skip // |2,5: skip |3: /2 width=1 by yle_succ/ ]
207   >yminus_succ1_inj /3 width=5 by cpy_bind, lift_bind, ex2_intro/
208 | #I #G #L #W1 #W2 #U1 #U2 #lt #mt #_ #_ #IHW12 #IHU12 #K #s #l #m #HLK #X #H #Hlmtl
209   elim (lift_inv_flat2 … H) -H #V1 #T1 #HVW1 #HTU1 #H destruct
210   elim (IHW12 … HLK … HVW1) -W1 //
211   elim (IHU12 … HLK … HTU1) -U1 -HLK /3 width=5 by cpy_flat, lift_flat, ex2_intro/
212 ]
213 qed-.
214
215 (* Advanced inversion lemmas on relocation ***********************************)
216
217 lemma cpy_inv_lift1_ge_up: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
218                            ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
219                            l ≤ lt → lt ≤ yinj l + m → yinj l + m ≤ lt + mt →
220                            ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[l, lt + mt - (yinj l + m)] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
221 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #HU12 #K #s #l #m #HLK #T1 #HTU1 #Hllt #Hltlm #Hlmlmt
222 elim (cpy_split_up … HU12 (l + m)) -HU12 // -Hlmlmt #U #HU1 #HU2
223 lapply (cpy_weak … HU1 l m ? ?) -HU1 // [ >ymax_pre_sn_comm // ] -Hllt -Hltlm #HU1
224 lapply (cpy_inv_lift1_eq … HTU1 … HU1) -HU1 #HU1 destruct
225 elim (cpy_inv_lift1_ge … HU2 … HLK … HTU1) -U -L /2 width=3 by ex2_intro/
226 qed-.
227
228 lemma cpy_inv_lift1_be_up: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
229                            ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
230                            lt ≤ l → lt + mt ≤ yinj l + m →
231                            ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, l-lt] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
232 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #HU12 #K #s #l #m #HLK #T1 #HTU1 #Hltl #Hlmtlm
233 lapply (cpy_weak … HU12 lt (l+m-lt) ? ?) -HU12 //
234 [ >ymax_pre_sn_comm /2 width=1 by yle_plus_dx1_trans/ ] -Hlmtlm #HU12
235 elim (cpy_inv_lift1_be … HU12 … HLK … HTU1) -U1 -L /2 width=3 by ex2_intro/
236 qed-.
237
238 lemma cpy_inv_lift1_le_up: ∀G,L,U1,U2,lt,mt. ⦃G, L⦄ ⊢ U1 ▶[lt, mt] U2 →
239                            ∀K,s,l,m. ⬇[s, l, m] L ≡ K → ∀T1. ⬆[l, m] T1 ≡ U1 →
240                            lt ≤ l → l ≤ lt + mt → lt + mt ≤ yinj l + m →
241                            ∃∃T2. ⦃G, K⦄ ⊢ T1 ▶[lt, l - lt] T2 & ⬆[l, m] T2 ≡ U2.
242 #G #L #U1 #U2 #lt #mt #HU12 #K #s #l #m #HLK #T1 #HTU1 #Hltl #Hllmt #Hlmtlm
243 elim (cpy_split_up … HU12 l) -HU12 // #U #HU1 #HU2
244 elim (cpy_inv_lift1_le … HU1 … HLK … HTU1) -U1
245 [2: >ymax_pre_sn_comm // ] -Hltl #T #HT1 #HTU
246 lapply (cpy_weak … HU2 l m ? ?) -HU2 //
247 [ >ymax_pre_sn_comm // ] -Hllmt -Hlmtlm #HU2
248 lapply (cpy_inv_lift1_eq … HTU … HU2) -L #H destruct /2 width=3 by ex2_intro/
249 qed-.