matita/matita/lib/lambda/subterms/relocating_substitution.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 "lambda/subterms/relocation.ma".
  16
  17 (* RELOCATING SUBSTITUTION **************************************************)
  18
  19 (* Policy: depth (level) metavariables: d, e (as for lift) *)
  20 let rec sdsubst G d F on F ≝ match F with
  21 [ SVRef b i   ⇒ tri … i d ({b}#i) (↑[i] G) ({b}#(i-1))
  22 | SAbst b T   ⇒ {b}𝛌. (sdsubst G (d+1) T)
  23 | SAppl b V T ⇒ {b}@ (sdsubst G d V). (sdsubst G d T)
  24 ].
  25
  26 interpretation "relocating substitution for subterms"
  27    'DSubst G d F = (sdsubst G d F).
  28
  29 lemma sdsubst_vref_lt: ∀b,i,d,G. i < d → [d ↙ G] {b}#i = {b}#i.
  30 normalize /2 width=1/
  31 qed.
  32
  33 lemma sdsubst_vref_eq: ∀b,i,G. [i ↙ G] {b}#i = ↑[i]G.
  34 normalize //
  35 qed.
  36
  37 lemma sdsubst_vref_gt: ∀b,i,d,G. d < i → [d ↙ G] {b}#i = {b}#(i-1).
  38 normalize /2 width=1/
  39 qed.
  40
  41 theorem sdsubst_slift_le: ∀h,G,F,d1,d2. d2 ≤ d1 →
  42                           [d2 ↙ ↑[d1 - d2, h] G] ↑[d1 + 1, h] F = ↑[d1, h] [d2 ↙ G] F.
  43 #h #G #F elim F -F
  44 [ #b #i #d1 #d2 #Hd21 elim (lt_or_eq_or_gt i d2) #Hid2
  45   [ lapply (lt_to_le_to_lt … Hid2 Hd21) -Hd21 #Hid1
  46     >(sdsubst_vref_lt … Hid2) >(slift_vref_lt … Hid1) >slift_vref_lt /2 width=1/
  47   | destruct >sdsubst_vref_eq >slift_vref_lt /2 width=1/
  48   | >(sdsubst_vref_gt … Hid2) -Hd21 elim (lt_or_ge (i-1) d1) #Hi1d1
  49     [ >(slift_vref_lt … Hi1d1) >slift_vref_lt /2 width=1/
  50     | lapply (ltn_to_ltO … Hid2) #Hi
  51       >(slift_vref_ge … Hi1d1) >slift_vref_ge /2 width=1/ -Hi1d1 >plus_minus // /3 width=1/
  52     ]
  53   ]
  54 | normalize #b #T #IHT #d1 #d2 #Hd21
  55   lapply (IHT (d1+1) (d2+1) ?) -IHT /2 width=1/
  56 | normalize #b #V #T #IHV #IHT #d1 #d2 #Hd21
  57   >IHV -IHV // >IHT -IHT //
  58 ]
  59 qed.
  60
  61 theorem sdsubst_slift_be: ∀h,G,F,d1,d2. d1 ≤ d2 → d2 ≤ d1 + h →
  62                           [d2 ↙ G] ↑[d1, h + 1] F = ↑[d1, h] F.
  63 #h #G #F elim F -F
  64 [ #b #i #d1 #d2 #Hd12 #Hd21 elim (lt_or_ge i d1) #Hid1
  65   [ lapply (lt_to_le_to_lt … Hid1 Hd12) -Hd12 -Hd21 #Hid2
  66     >(slift_vref_lt … Hid1) >(slift_vref_lt … Hid1) /2 width=1/
  67   | lapply (transitive_le … (i+h) Hd21 ?) -Hd12 -Hd21 /2 width=1/ #Hd2
  68     >(slift_vref_ge … Hid1) >(slift_vref_ge … Hid1) -Hid1
  69     >sdsubst_vref_gt // /2 width=1/
  70   ]
  71 | normalize #b #T #IHT #d1 #d2 #Hd12 #Hd21
  72   >IHT -IHT // /2 width=1/
  73 | normalize #b #V #T #IHV #IHT #d1 #d2 #Hd12 #Hd21
  74   >IHV -IHV // >IHT -IHT //
  75 ]
  76 qed.
  77
  78 theorem sdsubst_slift_ge: ∀h,G,F,d1,d2. d1 + h ≤ d2 →
  79                           [d2 ↙ G] ↑[d1, h] F = ↑[d1, h] [d2 - h ↙ G] F.
  80 #h #G #F elim F -F
  81 [ #b #i #d1 #d2 #Hd12 elim (lt_or_eq_or_gt i (d2-h)) #Hid2h
  82   [ >(sdsubst_vref_lt … Hid2h) elim (lt_or_ge i d1) #Hid1
  83     [ lapply (lt_to_le_to_lt … (d1+h) Hid1 ?) -Hid2h // #Hid1h
  84       lapply (lt_to_le_to_lt … Hid1h Hd12) -Hid1h -Hd12 #Hid2
  85       >(slift_vref_lt … Hid1) -Hid1 /2 width=1/
  86     | >(slift_vref_ge … Hid1) -Hid1 -Hd12 /3 width=1/
  87     ]
  88   | destruct elim (le_inv_plus_l … Hd12) -Hd12 #Hd12 #Hhd2
  89     >sdsubst_vref_eq >slift_vref_ge // >slift_slift_be // <plus_minus_m_m //
  90   | elim (le_inv_plus_l … Hd12) -Hd12 #Hd12 #_
  91     lapply (le_to_lt_to_lt … Hd12 Hid2h) -Hd12 #Hid1
  92     lapply (ltn_to_ltO … Hid2h) #Hi
  93     >(sdsubst_vref_gt … Hid2h)
  94     >slift_vref_ge /2 width=1/ >slift_vref_ge /2 width=1/ -Hid1
  95     >sdsubst_vref_gt /2 width=1/ -Hid2h >plus_minus //
  96   ]
  97 | normalize #b #T #IHT #d1 #d2 #Hd12
  98   elim (le_inv_plus_l … Hd12) #_ #Hhd2
  99   >IHT -IHT /2 width=1/ <plus_minus //
 100 | normalize #b #V #T #IHV #IHT #d1 #d2 #Hd12
 101   >IHV -IHV // >IHT -IHT //
 102 ]
 103 qed.
 104
 105 theorem sdsubst_sdsubst_ge: ∀G1,G2,F,d1,d2. d1 ≤ d2 →
 106                             [d2 ↙ G2] [d1 ↙ G1] F = [d1 ↙ [d2 - d1 ↙ G2] G1] [d2 + 1 ↙ G2] F.
 107 #G1 #G2 #F elim F -F
 108 [ #b #i #d1 #d2 #Hd12 elim (lt_or_eq_or_gt i d1) #Hid1
 109   [ lapply (lt_to_le_to_lt … Hid1 Hd12) -Hd12 #Hid2
 110     >(sdsubst_vref_lt … Hid1) >(sdsubst_vref_lt … Hid2) >sdsubst_vref_lt /2 width=1/
 111   | destruct >sdsubst_vref_eq >sdsubst_vref_lt /2 width=1/
 112   | >(sdsubst_vref_gt … Hid1) elim (lt_or_eq_or_gt i (d2+1)) #Hid2
 113     [ lapply (ltn_to_ltO … Hid1) #Hi
 114       >(sdsubst_vref_lt … Hid2) >sdsubst_vref_lt /2 width=1/
 115     | destruct /2 width=1/
 116     | lapply (le_to_lt_to_lt (d1+1) … Hid2) -Hid1 /2 width=1/ -Hd12 #Hid1
 117       >(sdsubst_vref_gt … Hid2) >sdsubst_vref_gt /2 width=1/
 118       >sdsubst_vref_gt // /2 width=1/
 119     ]
 120   ]
 121 | normalize #b #T #IHT #d1 #d2 #Hd12
 122   lapply (IHT (d1+1) (d2+1) ?) -IHT /2 width=1/
 123 | normalize #b #V #T #IHV #IHT #d1 #d2 #Hd12
 124   >IHV -IHV // >IHT -IHT //
 125 ]
 126 qed.
 127
 128 theorem sdsubst_sdsubst_lt: ∀G1,G2,F,d1,d2. d2 < d1 →
 129                             [d2 ↙ [d1 - d2 -1 ↙ G1] G2] [d1 ↙ G1] F = [d1 - 1 ↙ G1] [d2 ↙ G2] F.
 130 #G1 #G2 #F #d1 #d2 #Hd21
 131 lapply (ltn_to_ltO … Hd21) #Hd1
 132 >sdsubst_sdsubst_ge in ⊢ (???%); /2 width=1/ <plus_minus_m_m //
 133 qed.
 134
 135 definition sdsubstable_f_dx: ∀S:Type[0]. (S → ?) → predicate (relation subterms) ≝ λS,f,R.
 136                              ∀G,F1,F2. R F1 F2 → ∀d. R ([d ↙ (f G)] F1) ([d ↙ (f G)] F2).
 137
 138 lemma lstar_sdsubstable_f_dx: ∀S1,f,S2,R. (∀a. sdsubstable_f_dx S1 f (R a)) →
 139                               ∀l. sdsubstable_f_dx S1 f (lstar S2 … R l).
 140 #S1 #f #S2 #R #HR #l #G #F1 #F2 #H
 141 @(lstar_ind_l … l F1 H) -l -F1 // /3 width=3/
 142 qed.
 143 (*
 144 definition sdsubstable_dx: predicate (relation subterms) ≝ λR.
 145                            ∀G,F1,F2. R F1 F2 → ∀d. R ([d ↙ G] F1) ([d ↙ G] F2).
 146
 147 definition sdsubstable: predicate (relation subterms) ≝ λR.
 148                         ∀G1,G2. R G1 G2 → ∀F1,F2. R F1 F2 → ∀d. R ([d ↙ G1] F1) ([d ↙ G2] F2).
 149
 150 lemma star_sdsubstable_dx: ∀R. sdsubstable_dx R → sdsubstable_dx (star … R).
 151 #R #HR #G #F1 #F2 #H elim H -F2 // /3 width=3/
 152 qed.
 153
 154 lemma lstar_sdsubstable_dx: ∀S,R. (∀a. sdsubstable_dx (R a)) →
 155                             ∀l. sdsubstable_dx (lstar S … R l).
 156 #S #R #HR #l #G #F1 #F2 #H
 157 @(lstar_ind_l … l F1 H) -l -F1 // /3 width=3/
 158 qed.
 159
 160 lemma star_sdsubstable: ∀R. reflexive ? R →
 161                         sdsubstable R → sdsubstable (star … R).
 162 #R #H1R #H2 #G1 #G2 #H elim H -G2 /3 width=1/ /3 width=5/
 163 qed.
 164 *)