products/Sources/formale Sprachen/PVS/vectors image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: vectors.pvs   Sprache: PVS

Original von: PVS©

vectors[n: posnat]: THEORY
%----------------------------------------------------------------------------
% N-dimensional vectors of reals and operations (zero-based)
%----------------------------------------------------------------------------
BEGIN
   
   IMPORTING reals@sigma_below[n], reals@sqrt

   Index     : TYPE = below(n) 
   Vector    : TYPE = [Index -> real]
   VectN     : TYPE = Vector

   a,b,c     : VAR real
   nza       : VAR nzreal
   u,v,w     : VAR Vector
   i         : VAR Index

%  ----------- Special vectors ---------------------------------------------

   zero: Vector =  LAMBDA(i):(0) 
   const_vec(a): Vector  =  LAMBDA(i):(a) ;

%  ----------- Vector Operations -------------------------------------------

   -(v): Vector =  LAMBDA i: -v(i) ;

   +(u,v)(i): real = u(i) + v(i) ;

   -(u,v)(i): real = u(i) - v(i) ;

   *(u,v): real = sigma(0,n-1,LAMBDA i:u(i)*v(i)) ;   % Dot Product

   *(a,v): Vector = LAMBDA i:a*v(i) ;

%  ----------- Vector Functions  -------------------------------------------

   sqv(v): nnreal = v*v

   sos(v): nnreal = sigma(0,n-1,LAMBDA i:sq(v(i)))

   sqv_rew        : LEMMA v*v = sqv(v)

   sqv_sos        : LEMMA sqv(v) = sos(v)

   norm(v): nnreal = sqrt(sqv(v))

   zero_vector?(v) : MACRO bool =
     v = zero

   nz_vector?(v)   : MACRO bool = 
     v /= zero

   normalized?(v)  : MACRO bool = 
     norm(v) = 1
 
   Nz_vector   : TYPE = (nz_vector?)
   Normalized  : TYPE = (normalized?)

   unity(i): Normalized  =  zero WITH [i := 1]

   nzu,nzv     : VAR Nz_vector

%  ----------- Vector Component Lemmas -------------------------------------

   comp_distr_add  : LEMMA (u + v)(i) = u(i) + v(i)  

   comp_distr_sub  : LEMMA (u - v)(i) = u(i) - v(i)  

   comp_distr_scal : LEMMA (a*v)(i) = a*v(i)            

   comp_distr_neg  : LEMMA (-v)(i) = -v(i)    

   comp_zero       : LEMMA zero(i) = 0

   comps_eq        : LEMMA u = v IFF FORALL i: u(i) = v(i)    

   norm_comp_eq_0  : LEMMA norm(v) = 0 IFF FORALL i: v(i)=0
   
   norm_sqv_eq_0   : LEMMA norm(v) = 0 IFF sqv(v) = 0

   norm_eq_0       : LEMMA norm(v) = 0 IFF v = zero

   norm_zero       : LEMMA norm(zero) = 0 

   sqv_zero        : LEMMA sqv(zero) = 0

   sqv_eq_0        : LEMMA sqv(v) = 0 IFF v = zero

   v_neq_zero      : LEMMA v /= zero IFF sqv(v) > 0

   v_neq_0         : LEMMA v /= zero IFF sigma(0,n-1,(LAMBDA i: sq(v(i)))) > 0

   sq_dot_eq_0     : LEMMA v*v = 0 IFF v = zero

   nzv_comp_neq_0  : LEMMA nz_vector?(v) IFF EXISTS(i): v(i) /= 0

%  ----------- JUDGEMENTS -------------------------------------

   nz_norm_gt_0 : JUDGEMENT 
     norm(nzu) HAS_TYPE posreal

   nz_sqv_gt_0 : JUDGEMENT 
     sqv(nzu) HAS_TYPE posreal

   normalized_nz : JUDGEMENT
     Normalized SUBTYPE_OF Nz_vector

   neg_nzv : JUDGEMENT
     -(nzu) HAS_TYPE Nz_vector

   nz_nzv : JUDGEMENT
     *(nza,nzv) HAS_TYPE Nz_vector

%  ----------- Vector Operation Lemmas -------------------------------------

   neg_zero       : LEMMA -zero = zero

   add_zero_left  : LEMMA zero + v = v

   add_zero_right : LEMMA v + zero = v

   add_comm       : LEMMA u+v = v+u

   add_assoc      : LEMMA u+(v+w) = (u+v)+w

   add_move_left  : LEMMA u + w = v IFF w = v - u   

   add_move_right : LEMMA u + w = v IFF u = v - w

   add_move_both  : LEMMA v = u + w IFF u = v - w

   add_neg_sub    : LEMMA v + -u = v - u

   add_cancel     : LEMMA v + w - v = w
   
   add_cancel_neg : LEMMA -v + w + v = w

   add_cancel2    : LEMMA w - v + v = w
   
   add_cancel_neg2 : LEMMA w + v - v = w

   add_cancel_left: LEMMA u + v = u + w IMPLIES v = w  

   add_cancel_right: LEMMA u + v = w + v IMPLIES u = w  
 
   add_eq_zero      : LEMMA u + v = zero IFF u = -v
 
   neg_shift        : LEMMA u = -v IFF -u = v

   sub_cancel_left: LEMMA u - v = u - w IMPLIES v = w  

   sub_cancel_right: LEMMA u - v = w - v IMPLIES u = w 

   sub_zero_left  : LEMMA zero - v = -v

   sub_zero_right : LEMMA v - zero = v

   sub_eq_args    : LEMMA v - v = zero

   sub_eq_zero    : LEMMA u - v = zero IFF u = v

   sub_cancel     : LEMMA v - w - v = -w

   sub_cancel_neg : LEMMA -v - w + v = -w

   neg_add_left   : LEMMA -v + v = zero

   neg_add_right  : LEMMA v + -v = zero

   neg_distr_sub  : LEMMA -(v - u) = u - v

   neg_neg        : LEMMA --v = v

   neg_distr_add  : LEMMA -(u + v) = -u - v

   dot_neg_left        : LEMMA (-u)*w = -(u*w)

   dot_neg_right       : LEMMA u*(-w) = -(u*w)

   neg_dot_neg         : LEMMA (-u)*(-v) = u*v 

   dot_zero_left       : LEMMA zero * v = 0

   dot_zero_right      : LEMMA v * zero  = 0

   dot_comm            : LEMMA u*v = v*u

   dot_assoc           : LEMMA a*(v*w) = (a*v)*w

   dot_eq_args_ge      : LEMMA u*u >= 0

   add_comm_assoc_left : LEMMA (u+v)+w = (u+w)+v   

   add_comm_assoc_right: LEMMA u+(v+w) = v+(u+w)   

   dot_add_right  : LEMMA u*(v+w) = u*v + u*w

   dot_add_left   : LEMMA (v+w)*u = v*u + w*u

   dot_sub_right  : LEMMA u*(v-w) = u*v - u*w

   dot_sub_left   : LEMMA (v-w)*u = v*u - w*u

   dot_divby           : LEMMA nza*u = nza*v IMPLIES u = v  

   dot_scal_left       : LEMMA (a*u)*v = a*(u*v)

   dot_scal_right      : LEMMA u*(a*v) = a*(u*v)

   dot_scal_comm_assoc : LEMMA (a*u)*v = (a*v)*u   

   scal_comm_assoc     : LEMMA a*(b*u) = b*(a*u)   

   dot_scal_canon      : LEMMA (a*u)*(b*v) = (a*b)*(u*v)    

   scal_add_left       : LEMMA (a+b)*u = a*u + b*u 

   scal_sub_left       : LEMMA (a-b)*u = a*u - b*u 

   scal_add_right      : LEMMA a*(u+v) = a*u + a*v 

   scal_sub_right      : LEMMA a*(u-v) = a*u - a*v 

   scal_assoc          : LEMMA a*(b*u) = (a*b)*u 

   scal_neg            : LEMMA a*(-v) = (-a)*v  

   scal_cross          : LEMMA (1/nza) * v = w IFF v = nza*w 

   scal_div_mult_left  : LEMMA (a/nza)*u = v IFF a*u = nza*v   %%%

   scal_div_mult_right : LEMMA u = (a/nza)*v IFF nza*u = a*v   %%%

   scal_zero      : LEMMA a * zero = zero

   scal_0         : LEMMA 0 * v = zero

   scal_1         : LEMMA 1 * v = v

   scal_neg_1     : LEMMA -1 * v = -v

   scal_cancel    : LEMMA a*nzv = b*nzv IMPLIES a = b    

   scal_eq_zero   : LEMMA a*v = zero IMPLIES a = 0 OR v = zero 

   dot_ge_dist    : LEMMA w*u >= w*v IMPLIES w*(u-v) >= 0 

   dot_gt_dist    : LEMMA w*u > w*v  IMPLIES w*(u-v) > 0 

   idem_right     : LEMMA a * v = v IFF (a = 1 OR v = zero)

   sqv_neg        : LEMMA sqv(-v) = sqv(v)

   sqv_add        : LEMMA sqv(u+v) = sqv(u) + sqv(v) + 2*u*v

   sqv_scal       : LEMMA sqv(a*v) = sq(a)*sqv(v)

   sqv_sub        : LEMMA sqv(u-v) = sqv(u) + sqv(v) - 2*u*v

   sqv_sub_scal    : LEMMA sqv(u-a*v) = sqv(u) - 2*a*u*v + sq(a)*sqv(v)

   sqv_sym        : LEMMA sqv(u-v) = sqv(v-u)   

   sqrt_sqv_sq    : LEMMA sqrt(sqv(v)) * sqrt(sqv(v)) = sqv(v)

   norm_sym       : LEMMA norm(u-v) = norm(v-u)

   norm_neg       : LEMMA norm(-u)  = norm(u)

   dot_sq_norm    : LEMMA u*u = sq(norm(u))

   sq_norm        : LEMMA sq(norm(u)) = sqv(u) 

   sqrt_sqv_norm  : LEMMA sqrt(sqv(v)) = norm(v)

   norms_eq_sqv   : LEMMA norm(u) = norm(v) IFF sqv(u) = sqv(v)

   norms_eq_sos   : LEMMA norm(u) = norm(v) IFF sos(u) = sos(v)

   norm_le_sqv    : LEMMA norm(u) <= norm(v) IFF sqv(u) <= sqv(v)

   norm_lt_sqv    : LEMMA norm(u) < norm(v) IFF sqv(u) < sqv(v)

   norm_scal      : LEMMA norm(a*v) = abs(a)*norm(v) ;

   ^(nzv)         : Normalized = (1/norm(nzv))*nzv             

   normalize(nzv) : MACRO Normalized = ^(nzv)

   norm_normalize : LEMMA
     norm(^(nzv)) = 1     

   dot_normalize  : LEMMA 
     ^(nzu) * ^(nzv) = nzu*nzv/(norm(nzu)*norm(nzv))

   normalize_normalize: LEMMA ^(^(nzv)) = ^(nzv)   

   normalized_id  : LEMMA norm(nzv)*^(nzv) = nzv

   normalize_scal : LEMMA ^(nza*nzv) = sign(nza)*^(nzv)

   cauchy_schwarz : LEMMA sq(u*v) <= sqv(u)*sqv(v)

   dot_norm        : LEMMA -norm(u)*norm(v) <= u*v AND u*v <= norm(u)*norm(v)

   schwarz        : LEMMA abs(u*v) <= norm(u)*norm(v)

   schwarz_cor    : LEMMA sqrt(sqv(u+v)) <= sqrt(sqv(u)) + sqrt(sqv(v))
  
   norm_triangle   : LEMMA norm(u-w) <= norm(u-v) + norm(v-w) 

   norm_add_le     : LEMMA norm(u+v) <= norm(u) + norm(v)

   norm_sub_le     : LEMMA norm(u-v) <= norm(u) + norm(v)

   norm_sub_ge     : LEMMA norm(u-v) >= norm(u) - norm(v)

   norm_ge_comps   : LEMMA norm(u) >= abs(u(i))                 

   v0,v1,v2 : VAR Vector

   sq_norm_dist   : LEMMA 
     LET a = v1-v0, b = v1-v2, c = v2-v0 IN    
       sq(norm(c)) = sq(norm(a)) + sq(norm(b)) - 2*a*b

% ---------- Predicates over vectors ---------

  parallel?(u,v): bool = 
    EXISTS (nzk:nzreal):  u = nzk*v

  dir_parallel?(u,v): bool = 
    EXISTS (pk:posreal):  u = pk*v 

  parallel_refl : LEMMA
    parallel?(u,u)

  parallel_symm : LEMMA
    parallel?(u,v) IFF parallel?(v,u)

  parallel_trans : LEMMA
    parallel?(u,v) AND parallel?(v,w) IMPLIES
    parallel?(u,w)

  parallel_zero : LEMMA
    parallel?(u,zero) IFF u = zero

  dir_parallel : LEMMA
    dir_parallel?(u,v) IMPLIES parallel?(u,v) 

  orthogonal?(u,v): bool =  u * v = 0 

  pythagorean : LEMMA
    orthogonal?(u,v) IMPLIES
    sqv(u+v) = sqv(u) + sqv(v)

  norm_add_ge_left : LEMMA
    orthogonal?(u,v) IMPLIES
    norm(u+v) >= norm(u) 

  norm_add_ge_right : LEMMA
    orthogonal?(u,v) IMPLIES
    norm(u+v) >= norm(v)

% ---------- Auto Rewrites ------------------------------------

   AUTO_REWRITE+ neg_zero
   AUTO_REWRITE+ add_zero_left  
   AUTO_REWRITE+ add_zero_right 
   AUTO_REWRITE+ sub_zero_left  
   AUTO_REWRITE+ sub_zero_right 
   AUTO_REWRITE+ sub_eq_args    
   AUTO_REWRITE+ neg_add_left   
   AUTO_REWRITE+ neg_add_right  
   AUTO_REWRITE+ dot_zero_left  
   AUTO_REWRITE+ dot_zero_right 
   AUTO_REWRITE+ scal_zero      
   AUTO_REWRITE+ scal_0         
   AUTO_REWRITE+ scal_1         
   AUTO_REWRITE+ scal_neg_1         
   AUTO_REWRITE+ sqv_zero
   AUTO_REWRITE+ norm_zero
   AUTO_REWRITE+ norm_normalize
   AUTO_REWRITE+ add_neg_sub    
   AUTO_REWRITE+ neg_neg        
   AUTO_REWRITE+ dot_scal_left      
   AUTO_REWRITE+ dot_scal_right     
   AUTO_REWRITE+ dot_scal_canon                
   AUTO_REWRITE+ scal_assoc     
   AUTO_REWRITE+ sqv_neg        
   AUTO_REWRITE+ sqrt_sqv_sq
   AUTO_REWRITE+ norm_neg      
   AUTO_REWRITE+ comp_zero
   AUTO_REWRITE+ add_cancel
   AUTO_REWRITE+ sub_cancel
   AUTO_REWRITE+ add_cancel_neg
   AUTO_REWRITE+ sub_cancel_neg
   AUTO_REWRITE+ add_cancel2
   AUTO_REWRITE+ add_cancel_neg2

%  ---- Turn off dangerous and unhelpful rewrites for auto-rewrite-theory --

   AUTO_REWRITE-    add_comm          % LEMMA u+v = v+u
   AUTO_REWRITE-    dot_comm          % LEMMA u*v = v*u
   AUTO_REWRITE-    dot_assoc         % LEMMA a*(v*w) = (a*v)*w   
   AUTO_REWRITE-    sqv_sym           % LEMMA sqv(u-v) = sqv(v-u) 
   AUTO_REWRITE-    norm_sym          % LEMMA norm(u-v) = norm(v-u)
   AUTO_REWRITE-    dot_sq_norm       % LEMMA u*u = sq(norm(u))

END vectors

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.18 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