products/Sources/formale Sprachen/Coq/theories/Relations image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: Operators_Properties.v   Sprache: Coq

Original von: Coq©

(************************************************************************)
(*         *   The Coq Proof Assistant / The Coq Development Team       *)
(*  v      *   INRIA, CNRS and contributors - Copyright 1999-2018       *)
(* <O___,, *       (see CREDITS file for the list of authors)           *)
(*   \VV/  **************************************************************)
(*    //   *    This file is distributed under the terms of the         *)
(*         *     GNU Lesser General Public License Version 2.1          *)
(*         *     (see LICENSE file for the text of the license)         *)
(************************************************************************)

(************************************************************************)
(** * Some properties of the operators on relations                     *)
(************************************************************************)
(** * Initial version by Bruno Barras                                   *)
(************************************************************************)

Require Import Relation_Definitions.
Require Import Relation_Operators.

Section Properties.

  Arguments clos_refl [A] R x _.
  Arguments clos_refl_trans [A] R x _.
  Arguments clos_refl_trans_1n [A] R x _.
  Arguments clos_refl_trans_n1 [A] R x _.
  Arguments clos_refl_sym_trans [A] R _ _.
  Arguments clos_refl_sym_trans_1n [A] R x _.
  Arguments clos_refl_sym_trans_n1 [A] R x _.
  Arguments clos_trans [A] R x _.
  Arguments clos_trans_1n [A] R x _.
  Arguments clos_trans_n1 [A] R x _.
  Arguments inclusion [A] R1 R2.
  Arguments preorder [A] R.

  Variable A : Type.
  Variable R : relation A.

  Section Clos_Refl_Trans.

    Local Notation "R *" := (clos_refl_trans R)
      (at level 8, no associativity, format "R *").

    (** Correctness of the reflexive-transitive closure operator *)

    Lemma clos_rt_is_preorder : preorder R*.
    Proof.
      apply Build_preorder.
      - exact (rt_refl A R).
      - exact (rt_trans A R).
    Qed.

    (** Idempotency of the reflexive-transitive closure operator *)

    Lemma clos_rt_idempotent : inclusion (R*)* R*.
    Proof.
      red.
      induction 1; auto with sets.
      intros.
      apply rt_trans with y; auto with sets.
    Qed.

  End Clos_Refl_Trans.

  Section Clos_Refl_Sym_Trans.

    (** Reflexive-transitive closure is included in the
        reflexive-symmetric-transitive closure *)


    Lemma clos_rt_clos_rst :
      inclusion (clos_refl_trans R) (clos_refl_sym_trans R).
    Proof.
      red.
      induction 1; auto with sets.
      apply rst_trans with y; auto with sets.
    Qed.

    (** Reflexive closure is included in the
        reflexive-transitive closure *)


    Lemma clos_r_clos_rt :
      inclusion (clos_refl R) (clos_refl_trans R).
    Proof.
      induction 1 as [? ?| ].
      - constructor; auto.
      - constructor 2.
    Qed.

    Lemma clos_rt_t : forall x y z,
      clos_refl_trans R x y -> clos_trans R y z ->
      clos_trans R x z.
    Proof.
      induction 1 as [b d H1|b|a b d H1 H2 IH1 IH2]; auto.
      intro H. apply t_trans with (y:=d); auto.
      constructor. auto.
    Qed.

    (** Correctness of the reflexive-symmetric-transitive closure *)

    Lemma clos_rst_is_equiv : equivalence A (clos_refl_sym_trans R).
    Proof.
      apply Build_equivalence.
      - exact (rst_refl A R).
      - exact (rst_trans A R).
      - exact (rst_sym A R).
    Qed.

    (** Idempotency of the reflexive-symmetric-transitive closure operator *)

    Lemma clos_rst_idempotent :
      inclusion (clos_refl_sym_trans (clos_refl_sym_trans R))
      (clos_refl_sym_trans R).
    Proof.
      red.
      induction 1; auto with sets.
      apply rst_trans with y; auto with sets.
    Qed.

  End Clos_Refl_Sym_Trans.

  Section Equivalences.

  (** *** Equivalences between the different definition of the reflexive,
      symmetric, transitive closures *)


  (** *** Contributed by P. Castéran *)

    (** Direct transitive closure vs left-step extension *)

    Lemma clos_t1n_trans : forall x y, clos_trans_1n R x y -> clos_trans R x y.
    Proof.
     induction 1.
     - left; assumption.
     - right with y; auto.
       leftauto.
    Qed.

    Lemma clos_trans_t1n : forall x y, clos_trans R x y -> clos_trans_1n R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - left; assumption.
      - generalize IHclos_trans2; clear IHclos_trans2; induction IHclos_trans1.
        + right with y; auto.
        + right with y; auto.
      eapply IHIHclos_trans1; auto.
      apply clos_t1n_trans; auto.
    Qed.

    Lemma clos_trans_t1n_iff : forall x y,
        clos_trans R x y <-> clos_trans_1n R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_trans_t1n.
      - apply clos_t1n_trans.
    Qed.

    (** Direct transitive closure vs right-step extension *)

    Lemma clos_tn1_trans : forall x y, clos_trans_n1 R x y -> clos_trans R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - left; assumption.
      - right with y; auto.
        left; assumption.
    Qed.

    Lemma clos_trans_tn1 :  forall x y, clos_trans R x y -> clos_trans_n1 R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - left; assumption.
      - elim IHclos_trans2.
        + intro y0; right with y.
          *  auto.
          * auto.
        + intros.
          right with y0; auto.
    Qed.

    Lemma clos_trans_tn1_iff : forall x y,
        clos_trans R x y <-> clos_trans_n1 R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_trans_tn1.
      - apply clos_tn1_trans.
    Qed.

    (** Direct reflexive-transitive closure is equivalent to
        transitivity by left-step extension *)


    Lemma clos_rt1n_step : forall x y, R x y -> clos_refl_trans_1n R x y.
    Proof.
      intros x y H.
      right with y;[assumption|left].
    Qed.

    Lemma clos_rtn1_step : forall x y, R x y -> clos_refl_trans_n1 R x y.
    Proof.
      intros x y H.
      right with x;[assumption|left].
    Qed.

    Lemma clos_rt1n_rt : forall x y,
        clos_refl_trans_1n R x y -> clos_refl_trans R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - constructor 2.
      - constructor 3 with y; auto.
        constructor 1; auto.
    Qed.

    Lemma clos_rt_rt1n : forall x y,
        clos_refl_trans R x y -> clos_refl_trans_1n R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - apply clos_rt1n_step; assumption.
      - left.
      - generalize IHclos_refl_trans2; clear IHclos_refl_trans2;
          induction IHclos_refl_trans1; auto.

        right with y; auto.
        eapply IHIHclos_refl_trans1; auto.
        apply clos_rt1n_rt; auto.
    Qed.

    Lemma clos_rt_rt1n_iff : forall x y,
      clos_refl_trans R x y <-> clos_refl_trans_1n R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_rt_rt1n.
      - apply clos_rt1n_rt.
    Qed.

    (** Direct reflexive-transitive closure is equivalent to
        transitivity by right-step extension *)


    Lemma clos_rtn1_rt : forall x y,
        clos_refl_trans_n1 R x y -> clos_refl_trans R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - constructor 2.
      - constructor 3 with y; auto.
        constructor 1; assumption.
    Qed.

    Lemma clos_rt_rtn1 :  forall x y,
        clos_refl_trans R x y -> clos_refl_trans_n1 R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - apply clos_rtn1_step; auto.
      - left.
      - elim IHclos_refl_trans2; auto.
        intros.
        right with y0; auto.
    Qed.

    Lemma clos_rt_rtn1_iff : forall x y,
        clos_refl_trans R x y <-> clos_refl_trans_n1 R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_rt_rtn1.
      - apply clos_rtn1_rt.
    Qed.

    (** Induction on the left transitive step *)

    Lemma clos_refl_trans_ind_left :
      forall (x:A) (P:A -> Prop), P x ->
 (forall y z:A, clos_refl_trans R x y -> P y -> R y z -> P z) ->
 forall z:A, clos_refl_trans R x z -> P z.
    Proof.
      intros.
      revert H H0.
      induction H1; introsauto with sets.
      - apply H1 with x; auto with sets.

      - apply IHclos_refl_trans2.
        + apply IHclos_refl_trans1; auto with sets.

        + intros.
          apply H0 with y0; auto with sets.
          apply rt_trans with y; auto with sets.
    Qed.

    (** Induction on the right transitive step *)

    Lemma rt1n_ind_right : forall (P : A -> Prop) (z:A),
      P z ->
      (forall x y, R x y -> clos_refl_trans_1n R y z -> P y -> P x) ->
      forall x, clos_refl_trans_1n R x z -> P x.
      induction 3; auto.
      apply H0 with y; auto.
    Qed.

    Lemma clos_refl_trans_ind_right : forall (P : A -> Prop) (z:A),
      P z ->
      (forall x y, R x y -> P y -> clos_refl_trans R y z -> P x) ->
      forall x, clos_refl_trans R x z -> P x.
      intros P z Hz IH x Hxz.
      apply clos_rt_rt1n_iff in Hxz.
      elim Hxz using rt1n_ind_right; auto.
      clear x Hxz.
      intros x y Hxy Hyz Hy.
      apply clos_rt_rt1n_iff in Hyz.
      eauto.
    Qed.

    (** Direct reflexive-symmetric-transitive closure is equivalent to
        transitivity by symmetric left-step extension *)


    Lemma clos_rst1n_rst  : forall x y,
      clos_refl_sym_trans_1n R x y -> clos_refl_sym_trans R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - constructor 2.
      - constructor 4 with y; auto.
        case H;[constructor 1|constructor 3; constructor 1]; auto.
    Qed.

    Lemma clos_rst1n_trans : forall x y z, clos_refl_sym_trans_1n R x y ->
        clos_refl_sym_trans_1n R y z -> clos_refl_sym_trans_1n R x z.
      induction 1.
      - auto.
      - introsright with y; eauto.
    Qed.

    Lemma clos_rst1n_sym : forall x y, clos_refl_sym_trans_1n R x y ->
      clos_refl_sym_trans_1n R y x.
    Proof.
      intros x y H; elim H.
      - constructor 1.
      - intros x0 y0 z D H0 H1; apply clos_rst1n_trans with y0; auto.
        right with x0.
        + tauto.
        + left.
    Qed.

    Lemma clos_rst_rst1n  : forall x y,
      clos_refl_sym_trans R x y -> clos_refl_sym_trans_1n R x y.
      induction 1.
      - constructor 2 with y; auto.
        constructor 1.
      - constructor 1.
      - apply clos_rst1n_sym; auto.
      - eapply clos_rst1n_trans; eauto.
    Qed.

    Lemma clos_rst_rst1n_iff : forall x y,
      clos_refl_sym_trans R x y <-> clos_refl_sym_trans_1n R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_rst_rst1n.
      - apply clos_rst1n_rst.
    Qed.

    (** Direct reflexive-symmetric-transitive closure is equivalent to
        transitivity by symmetric right-step extension *)


    Lemma clos_rstn1_rst : forall x y,
      clos_refl_sym_trans_n1 R x y -> clos_refl_sym_trans R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - constructor 2.
      - constructor 4 with y; auto.
        case H;[constructor 1|constructor 3; constructor 1]; auto.
    Qed.

    Lemma clos_rstn1_trans : forall x y z, clos_refl_sym_trans_n1 R x y ->
      clos_refl_sym_trans_n1 R y z -> clos_refl_sym_trans_n1 R x z.
    Proof.
      intros x y z H1 H2.
      induction H2.
      - auto.
      - intros.
        right with y0; eauto.
    Qed.

    Lemma clos_rstn1_sym : forall x y, clos_refl_sym_trans_n1 R x y ->
      clos_refl_sym_trans_n1 R y x.
    Proof.
      intros x y H; elim H.
      - constructor 1.
      - intros y0 z D H0 H1. apply clos_rstn1_trans with y0; auto.
        right with z.
        + tauto.
        + left.
    Qed.

    Lemma clos_rst_rstn1 : forall x y,
      clos_refl_sym_trans R x y -> clos_refl_sym_trans_n1 R x y.
    Proof.
      induction 1.
      - constructor 2 with x; auto.
        constructor 1.
      - constructor 1.
      - apply clos_rstn1_sym; auto.
      - eapply clos_rstn1_trans; eauto.
    Qed.

    Lemma clos_rst_rstn1_iff : forall x y,
      clos_refl_sym_trans R x y <-> clos_refl_sym_trans_n1 R x y.
    Proof.
      split.
      - apply clos_rst_rstn1.
      - apply clos_rstn1_rst.
    Qed.

  End Equivalences.

  Lemma clos_trans_transp_permute : forall x y,
    transp _ (clos_trans R) x y <-> clos_trans (transp _ R) x y.
  Proof.
    splitinduction 1;
    (apply t_step; assumption) || eapply t_trans; eassumption.
  Qed.

End Properties.

(* begin hide *)
(* Compatibility *)
Notation trans_tn1 := clos_trans_tn1 (only parsing).
Notation tn1_trans := clos_tn1_trans (only parsing).
Notation tn1_trans_equiv := clos_trans_tn1_iff (only parsing).

Notation trans_t1n := clos_trans_t1n (only parsing).
Notation t1n_trans := clos_t1n_trans (only parsing).
Notation t1n_trans_equiv := clos_trans_t1n_iff (only parsing).

Notation R_rtn1 := clos_rtn1_step (only parsing).
Notation trans_rt1n := clos_rt_rt1n (only parsing).
Notation rt1n_trans := clos_rt1n_rt (only parsing).
Notation rt1n_trans_equiv := clos_rt_rt1n_iff (only parsing).

Notation R_rt1n := clos_rt1n_step (only parsing).
Notation trans_rtn1 := clos_rt_rtn1 (only parsing).
Notation rtn1_trans := clos_rtn1_rt (only parsing).
Notation rtn1_trans_equiv := clos_rt_rtn1_iff (only parsing).

Notation rts1n_rts := clos_rst1n_rst (only parsing).
Notation rts_1n_trans := clos_rst1n_trans (only parsing).
Notation rts1n_sym := clos_rst1n_sym (only parsing).
Notation rts_rts1n := clos_rst_rst1n (only parsing).
Notation rts_rts1n_equiv := clos_rst_rst1n_iff (only parsing).

Notation rtsn1_rts := clos_rstn1_rst (only parsing).
Notation rtsn1_trans := clos_rstn1_trans (only parsing).
Notation rtsn1_sym := clos_rstn1_sym (only parsing).
Notation rts_rtsn1 := clos_rst_rstn1 (only parsing).
Notation rts_rtsn1_equiv := clos_rst_rstn1_iff (only parsing).
(* end hide *)

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.6 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