Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: sturm.pvs   Sprache: PVS

Original von: PVS©

sturm: THEORY
BEGIN

IMPORTING reals@polynomials,reals@more_polynomial_props,reals@sign,
   polynomial_division, 
          structures@more_list_props,ints@gcd,
   number_sign_changes,
     structures@sort_array,gcd_coeff

  a,r : VAR [nat->real]
  p : VAR [nat->[nat->real]]
  n : VAR [nat->nat]
  d,m,i,j,k : VAR nat
  x,y,c,b : VAR real

  constructed_sturm_sequence?(p,n,m): bool =
    (FORALL (i:below(m)): p(i)(n(i))/=0) AND
    (FORALL (i,j:below(m)): i<j IMPLIES n(i)>n(j)) AND
    p(1) = poly_deriv(p(0)) AND n(1) = n(0)-1 AND
    n(m) = 0 AND p(m)(0) = 0 AND
    (FORALL (j:nat): j>1 AND j<=m IMPLIES LET pd = poly_divide(p(j-2),n(j-2))(p(j-1),n(j-1))(0) IN
                        EXISTS (c:posreal): 
                        polynomial(p(j),n(j)) = 
        polynomial(-c*pd`rem,pd`rdeg))
    AND m>=2

  constructed_sturm_seq_repeated_root: LEMMA 
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) IMPLIES
    FORALL (i:nat): i+1<=m AND
    polynomial(p(i),n(i))(x)=0 AND polynomial(p(i+1),n(i+1))(x)=0
    IMPLIES
    (FORALL (j:upto(m)): polynomial(p(j),n(j))(x) = 0)

  constructed_sturm_seq_repeated_root_mth: LEMMA FORALL (mm:posnat):
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) AND
    max_linear_div_power?(p(0),n(0),y)(mm) AND
    i<m AND mm>1 IMPLIES
    FORALL (u:upto(i)): 
    EXISTS (kp:posnat): kp>=mm-1 AND
    max_linear_div_power?(p(u),n(u),y)(kp)

  constructed_sturm_seq_repeated_root_struct: LEMMA
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) IMPLIES
    FORALL (i:nat): i+1<=m AND
    polynomial(p(i),n(i))(y)=0 AND polynomial(p(i+1),n(i+1))(y)=0
    IMPLIES
    EXISTS (mm:posnat): mm>1 AND max_linear_div_power?(p(0),n(0),y)(mm) AND
      (FORALL (j:nat): (1<=j AND j<m-1 AND
        (NOT max_linear_div_power?(p(j),n(j),y)(mm-1))) IMPLIES
 (1<j AND max_linear_div_power?(p(j-1),n(j-1),y)(mm-1) AND
             max_linear_div_power?(p(j+1),n(j+1),y)(mm-1))) AND
      max_linear_div_power?(p(m-1),n(m-1),y)(mm-1)

  sturm_sig(p,n,m)(x): nat = number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(x),m)`num

  % Part 1: Proving Sturm's Theorem when f has no multiple roots

  constructed_sturm_seq_first_signs_eq: LEMMA
    x<b AND b<y AND 
    polynomial(p(0),n(0))(b)=0 AND
    (FORALL (c:real): x<=c AND c<=y AND polynomial(p(0),n(0))(c)=0 IMPLIES
      (polynomial(p(1),n(1))(c)/=0 AND c = b)) AND
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    ((x/=b IMPLIES polynomial(p(0),n(0))(x)/=0) AND
     (y/=b IMPLIES polynomial(p(0),n(0))(y)/=0) AND
     (x/=b IMPLIES sign_ext(polynomial(p(0),n(0))(x)) = -sign_ext(polynomial(p(1),n(1))(b))) AND
     (y/=b IMPLIES sign_ext(polynomial(p(0),n(0))(y)) = sign_ext(polynomial(p(1),n(1))(b))))

  sturm_lem_no_roots: LEMMA
    x<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m AND x<=c AND c<=y IMPLIES polynomial(p(i),n(i))(c)/=0)
    IMPLIES
    sturm_sig(p,n,m)(x) = sturm_sig(p,n,m)(y)

  constructed_sturm_lem_one_simple_root: LEMMA
    x<y AND x<b AND b<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m-1 AND x<=c AND c<=y AND polynomial(p(i),n(i))(c)=0
     IMPLIES c = b) AND
    (polynomial(p(0),n(0))(b)=0 IMPLIES polynomial(p(1),n(1))(b)/=0) AND
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    LET nsc = LAMBDA (xyz:real,pj:nat): number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(xyz),pj) IN
      sign_ext(nsc(x,m-1)`lastnz) = sign_ext(nsc(y,m-1)`lastnz) AND
      nsc(x,m-1)`num = nsc(y,m-1)`num+(IF polynomial(p(0),n(0))(b)=0 THEN 1 ELSE 0 ENDIF)

  constructed_sturm_lem_one_multi_root: LEMMA
    x<y AND x<b AND b<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m-1 AND x<=c AND c<=y AND polynomial(p(i),n(i))(c)=0
     IMPLIES c = b) AND
    polynomial(p(0),n(0))(b)=0 AND polynomial(p(1),n(1))(b)=0 AND
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    LET nsc = LAMBDA (xyz:real,pj:nat): number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(xyz),pj) IN
      nsc(x,m-1)`num = nsc(y,m-1)`num+1

  constructed_sturm_lem_edge_root: LEMMA
    x<y AND (x=b OR y=b) AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m-1 AND x<=c AND c<=y AND polynomial(p(i),n(i))(c)=0
     IMPLIES c = b) AND
    (polynomial(p(0),n(0))(b)=0 IMPLIES polynomial(p(1),n(1))(b)/=0) AND 
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    LET nsc = LAMBDA (xyz:real,pj:nat): number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(xyz),pj) IN
      sign_ext(nsc(x,m-1)`lastnz) = sign_ext(nsc(y,m-1)`lastnz) AND
      nsc(x,m-1)`num = nsc(y,m-1)`num+(IF b=y AND polynomial(p(0),n(0))(b)=0 THEN 1 ELSE 0 ENDIF)

  constructed_sturm_roots_between_enum: LEMMA % THIS NEEDS TO BE FOR ALL P(i) NOT JUST P(0)
    x<y AND constructed_sturm_sequence?(p,n,m) IMPLIES
      EXISTS ((K:nat|K>=2),enum:[below(K)->real]):
        (FORALL (i,j:below(K)): i<j IMPLIES enum(i)<enum(j)) AND
   enum(0)=x AND enum(K-1)=y AND
   (FORALL (b:real,j:nat): j<=m-1 AND x<b AND b<=y AND polynomial(p(j),n(j))(b)=0 IMPLIES
     EXISTS (i:below(K)): b = enum(i))

  constructed_sturm_lem_no_roots_full: LEMMA
    x<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m-1 AND x<c AND c<=y IMPLIES polynomial(p(i),n(i))(c)/=0) AND
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) AND
    (polynomial(p(0),n(0))(x)=0 IMPLIES
      polynomial(p(1),n(1))(x)/=0)
    IMPLIES
    sturm_sig(p,n,m-1)(x) = sturm_sig(p,n,m-1)(y)

  sturm: LEMMA
    x<y AND
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) AND
    (polynomial(p(1),n(1))(x)/=0 OR polynomial(p(0),n(0))(x)/=0) AND
    (polynomial(p(1),n(1))(y)/=0 OR polynomial(p(0),n(0))(y)/=0)
    IMPLIES
      LET nsc = LAMBDA (xyz:real): number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(xyz),m-1),
         Nroots = nsc(x)`num-nsc(y)`num
      IN Nroots>=0 AND EXISTS (bij: [below(Nroots)->{xr:real|x<xr AND xr<=y AND polynomial(p(0),n(0))(xr)=0}]):
           bijective?(bij)

  sturm_unbounded_left: LEMMA
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) AND
    (polynomial(p(1),n(1))(y)/=0 OR polynomial(p(0),n(0))(y)/=0)
    IMPLIES
      LET nscy    = number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(y),m-1),
         nscninf = number_sign_changes(LAMBDA (i): (-1)^(n(i))*p(i)(n(i)),m-1),
         Nroots  = nscninf`num-nscy`num
      IN Nroots>=0 AND EXISTS (bij: [below(Nroots)->{xr:real|xr<=y AND polynomial(p(0),n(0))(xr)=0}]):
           bijective?(bij)

  sturm_unbounded_right: LEMMA
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) AND
    (polynomial(p(1),n(1))(x)/=0 OR polynomial(p(0),n(0))(x)/=0)
    IMPLIES
      LET nscx   = number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(x),m-1),
         nscinf = number_sign_changes(LAMBDA (i): p(i)(n(i)),m-1),
         Nroots = nscx`num-nscinf`num
      IN Nroots>=0 AND EXISTS (bij: [below(Nroots)->{xr:real|xr>x AND polynomial(p(0),n(0))(xr)=0}]):
           bijective?(bij)

  sturm_unbounded: LEMMA
    constructed_sturm_sequence?(p,n,m) IMPLIES
      LET nschigh = number_sign_changes(LAMBDA (i): p(i)(n(i)),m-1),
         nsclow  = number_sign_changes(LAMBDA (i): (-1)^(n(i))*p(i)(n(i)),m-1),
         Nroots  = nsclow`num-nschigh`num
      IN Nroots>=0 AND EXISTS (bij: [below(Nroots)->{xr:real|polynomial(p(0),n(0))(xr)=0}]):
           bijective?(bij)

END sturm

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.21 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤





Download des
Quellennavigators
Download des
sprechenden Kalenders

in der Quellcodebibliothek suchen




Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.


Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.


Bot Zugriff



                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik