products/sources/formale sprachen/Coq/theories/Numbers/Integer/Abstract image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: ZDivFloor.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)         *)
(************************************************************************)

Require Import ZAxioms ZMulOrder ZSgnAbs NZDiv.

(** * Euclidean Division for integers (Floor convention)

    We use here the convention known as Floor, or Round-Toward-Bottom,
    where [a/b] is the closest integer below the exact fraction.
    It can be summarized by:

    [a = bq+r /\ 0 <= |r| < |b| /\ Sign(r) = Sign(b)]

    This is the convention followed historically by [Z.div] in Coq, and
    corresponds to convention "F" in the following paper:

    R. Boute, "The Euclidean definition of the functions div and mod",
    ACM Transactions on Programming Languages and Systems,
    Vol. 14, No.2, pp. 127-144, April 1992.

    See files [ZDivTrunc] and [ZDivEucl] for others conventions.
*)


Module Type ZDivProp
 (Import A : ZAxiomsSig')
 (Import B : ZMulOrderProp A)
 (Import C : ZSgnAbsProp A B).

(** We benefit from what already exists for NZ *)
Module Import Private_NZDiv := Nop <+ NZDivProp A A B.

(** Another formulation of the main equation *)

Lemma mod_eq :
 forall a b, b~=0 -> a mod b == a - b*(a/b).
Proof.
intros.
rewrite <- add_move_l.
symmetrynow apply div_mod.
Qed.

(** We have a general bound for absolute values *)

Lemma mod_bound_abs :
 forall a b, b~=0 -> abs (a mod b) < abs b.
Proof.
intros.
destruct (abs_spec b) as [(LE,EQ)|(LE,EQ)]; rewrite EQ.
destruct (mod_pos_bound a b). order. now rewrite abs_eq.
destruct (mod_neg_bound a b). order. rewrite abs_neq; trivial.
now rewrite <- opp_lt_mono.
Qed.

(** Uniqueness theorems *)

Theorem div_mod_unique : forall b q1 q2 r1 r2 : t,
  (0<=r1<b \/ b<r1<=0) -> (0<=r2<b \/ b<r2<=0) ->
  b*q1+r1 == b*q2+r2 -> q1 == q2 /\ r1 == r2.
Proof.
intros b q1 q2 r1 r2 Hr1 Hr2 EQ.
destruct Hr1; destruct Hr2; try (intuition; order).
apply div_mod_unique with b; trivial.
rewrite <- (opp_inj_wd r1 r2).
apply div_mod_unique with (-b); trivial.
rewrite <- opp_lt_mono, opp_nonneg_nonpos; tauto.
rewrite <- opp_lt_mono, opp_nonneg_nonpos; tauto.
now rewrite 2 mul_opp_l, <- 2 opp_add_distr, opp_inj_wd.
Qed.

Theorem div_unique:
 forall a b q r, (0<=r<b \/ b<r<=0) -> a == b*q + r -> q == a/b.
Proof.
intros a b q r Hr EQ.
assert (Hb : b~=0) by (destruct Hr; intuition; order).
destruct (div_mod_unique b q (a/b) r (a mod b)); trivial.
destruct Hr; [leftapply mod_pos_bound|rightapply mod_neg_bound];
 intuition order.
now rewrite <- div_mod.
Qed.

Theorem div_unique_pos:
 forall a b q r, 0<=r<b -> a == b*q + r -> q == a/b.
Proofintrosapply div_unique with r; autoQed.

Theorem div_unique_neg:
 forall a b q r, b<r<=0 -> a == b*q + r -> q == a/b.
Proofintrosapply div_unique with r; autoQed.

Theorem mod_unique:
 forall a b q r, (0<=r<b \/ b<r<=0) -> a == b*q + r -> r == a mod b.
Proof.
intros a b q r Hr EQ.
assert (Hb : b~=0) by (destruct Hr; intuition; order).
destruct (div_mod_unique b q (a/b) r (a mod b)); trivial.
destruct Hr; [leftapply mod_pos_bound|rightapply mod_neg_bound];
 intuition order.
now rewrite <- div_mod.
Qed.

Theorem mod_unique_pos:
 forall a b q r, 0<=r<b -> a == b*q + r -> r == a mod b.
Proofintrosapply mod_unique with q; autoQed.

Theorem mod_unique_neg:
 forall a b q r, b<r<=0 -> a == b*q + r -> r == a mod b.
Proofintrosapply mod_unique with q; autoQed.

(** Sign rules *)

Ltac pos_or_neg a :=
 let LT := fresh "LT" in
 let LE := fresh "LE" in
 destruct (le_gt_cases 0 a) as [LE|LT]; [|rewrite <- opp_pos_neg in LT].

Fact mod_bound_or : forall a b, b~=0 -> 0<=a mod b<b \/ b<a mod b<=0.
Proof.
intros.
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right].
 apply mod_pos_bound; trivialapply mod_neg_bound; order.
Qed.

Fact opp_mod_bound_or : forall a b, b~=0 ->
 0 <= -(a mod b) < -b \/ -b < -(a mod b) <= 0.
Proof.
intros.
destruct (lt_ge_cases 0 b); [right|left].
rewrite <- opp_lt_mono, opp_nonpos_nonneg.
 destruct (mod_pos_bound a b); intuition; order.
rewrite <- opp_lt_mono, opp_nonneg_nonpos.
 destruct (mod_neg_bound a b); intuition; order.
Qed.

Lemma div_opp_opp : forall a b, b~=0 -> -a/-b == a/b.
Proof.
introssymmetryapply div_unique with (- (a mod b)).
now apply opp_mod_bound_or.
rewrite mul_opp_l, <- opp_add_distr, <- div_mod; order.
Qed.

Lemma mod_opp_opp : forall a b, b~=0 -> (-a) mod (-b) == - (a mod b).
Proof.
introssymmetryapply mod_unique with (a/b).
now apply opp_mod_bound_or.
rewrite mul_opp_l, <- opp_add_distr, <- div_mod; order.
Qed.

(** With the current conventions, the other sign rules are rather complex. *)

Lemma div_opp_l_z :
 forall a b, b~=0 -> a mod b == 0 -> (-a)/b == -(a/b).
Proof.
intros a b Hb H. symmetryapply div_unique with 0.
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right]; intuition; order.
rewrite <- opp_0, <- H.
rewrite mul_opp_r, <- opp_add_distr, <- div_mod; order.
Qed.

Lemma div_opp_l_nz :
 forall a b, b~=0 -> a mod b ~= 0 -> (-a)/b == -(a/b)-1.
Proof.
intros a b Hb H. symmetryapply div_unique with (b - a mod b).
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right].
rewrite le_0_sub. rewrite <- (sub_0_r b) at 5. rewrite <- sub_lt_mono_l.
destruct (mod_pos_bound a b); intuition; order.
rewrite le_sub_0. rewrite <- (sub_0_r b) at 1. rewrite <- sub_lt_mono_l.
destruct (mod_neg_bound a b); intuition; order.
rewrite <- (add_opp_r b), mul_sub_distr_l, mul_1_r, sub_add_simpl_r_l.
rewrite mul_opp_r, <-opp_add_distr, <-div_mod; order.
Qed.

Lemma mod_opp_l_z :
 forall a b, b~=0 -> a mod b == 0 -> (-a) mod b == 0.
Proof.
intros a b Hb H. symmetryapply mod_unique with (-(a/b)).
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right]; intuition; order.
rewrite <- opp_0, <- H.
rewrite mul_opp_r, <- opp_add_distr, <- div_mod; order.
Qed.

Lemma mod_opp_l_nz :
 forall a b, b~=0 -> a mod b ~= 0 -> (-a) mod b == b - a mod b.
Proof.
intros a b Hb H. symmetryapply mod_unique with (-(a/b)-1).
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right].
rewrite le_0_sub. rewrite <- (sub_0_r b) at 5. rewrite <- sub_lt_mono_l.
destruct (mod_pos_bound a b); intuition; order.
rewrite le_sub_0. rewrite <- (sub_0_r b) at 1. rewrite <- sub_lt_mono_l.
destruct (mod_neg_bound a b); intuition; order.
rewrite <- (add_opp_r b), mul_sub_distr_l, mul_1_r, sub_add_simpl_r_l.
rewrite mul_opp_r, <-opp_add_distr, <-div_mod; order.
Qed.

Lemma div_opp_r_z :
 forall a b, b~=0 -> a mod b == 0 -> a/(-b) == -(a/b).
Proof.
introsrewrite <- (opp_involutive a) at 1.
rewrite div_opp_opp; auto using div_opp_l_z.
Qed.

Lemma div_opp_r_nz :
 forall a b, b~=0 -> a mod b ~= 0 -> a/(-b) == -(a/b)-1.
Proof.
introsrewrite <- (opp_involutive a) at 1.
rewrite div_opp_opp; auto using div_opp_l_nz.
Qed.

Lemma mod_opp_r_z :
 forall a b, b~=0 -> a mod b == 0 -> a mod (-b) == 0.
Proof.
introsrewrite <- (opp_involutive a) at 1.
now rewrite mod_opp_opp, mod_opp_l_z, opp_0.
Qed.

Lemma mod_opp_r_nz :
 forall a b, b~=0 -> a mod b ~= 0 -> a mod (-b) == (a mod b) - b.
Proof.
introsrewrite <- (opp_involutive a) at 1.
rewrite mod_opp_opp, mod_opp_l_nz by trivial.
now rewrite opp_sub_distr, add_comm, add_opp_r.
Qed.

(** The sign of [a mod b] is the one of [b] (when it isn't null) *)

Lemma mod_sign_nz : forall a b, b~=0 -> a mod b ~= 0 ->
 sgn (a mod b) == sgn b.
Proof.
intros a b Hb H. destruct (lt_ge_cases 0 b) as [Hb'|Hb'].
destruct (mod_pos_bound a b Hb'). rewrite 2 sgn_pos; order.
destruct (mod_neg_bound a b). order. rewrite 2 sgn_neg; order.
Qed.

Lemma mod_sign : forall a b, b~=0 -> sgn (a mod b) ~= -sgn b.
Proof.
intros a b Hb H.
destruct (eq_decidable (a mod b) 0) as [EQ|NEQ].
apply Hb, sgn_null_iff, opp_inj. now rewrite <- H, opp_0, EQ, sgn_0.
apply Hb, sgn_null_iff. apply eq_mul_0_l with 2; try order'. nzsimpl'.
apply add_move_0_l. rewrite <- H. symmetrynow apply mod_sign_nz.
Qed.

Lemma mod_sign_mul : forall a b, b~=0 -> 0 <= (a mod b) * b.
Proof.
introsdestruct (lt_ge_cases 0 b).
apply mul_nonneg_nonneg; destruct (mod_pos_bound a b); order.
apply mul_nonpos_nonpos; destruct (mod_neg_bound a b); order.
Qed.

(** A division by itself returns 1 *)

Lemma div_same : forall a, a~=0 -> a/a == 1.
Proof.
intros. pos_or_neg a. apply div_same; order.
rewrite <- div_opp_opp by trivialnow apply div_same.
Qed.

Lemma mod_same : forall a, a~=0 -> a mod a == 0.
Proof.
introsrewrite mod_eq, div_same by trivial. nzsimpl. apply sub_diag.
Qed.

(** A division of a small number by a bigger one yields zero. *)

Theorem div_small: forall a b, 0<=a<b -> a/b == 0.
Proofexact div_small. Qed.

(** Same situation, in term of modulo: *)

Theorem mod_small: forall a b, 0<=a<b -> a mod b == a.
Proofexact mod_small. Qed.

(** * Basic values of divisions and modulo. *)

Lemma div_0_l: forall a, a~=0 -> 0/a == 0.
Proof.
intros. pos_or_neg a. apply div_0_l; order.
rewrite <- div_opp_opp, opp_0 by trivialnow apply div_0_l.
Qed.

Lemma mod_0_l: forall a, a~=0 -> 0 mod a == 0.
Proof.
introsrewrite mod_eq, div_0_l; now nzsimpl.
Qed.

Lemma div_1_r: forall a, a/1 == a.
Proof.
introssymmetryapply div_unique with 0. leftsplit; order || apply lt_0_1.
now nzsimpl.
Qed.

Lemma mod_1_r: forall a, a mod 1 == 0.
Proof.
introsrewrite mod_eq, div_1_r; nzsimpl; auto using sub_diag.
intro EQ; symmetry in EQ; revert EQ; apply lt_neq; apply lt_0_1.
Qed.

Lemma div_1_l: forall a, 1<a -> 1/a == 0.
Proofexact div_1_l. Qed.

Lemma mod_1_l: forall a, 1<a -> 1 mod a == 1.
Proofexact mod_1_l. Qed.

Lemma div_mul : forall a b, b~=0 -> (a*b)/b == a.
Proof.
introssymmetryapply div_unique with 0.
destruct (lt_ge_cases 0 b); [left|right]; split; order.
nzsimpl; apply mul_comm.
Qed.

Lemma mod_mul : forall a b, b~=0 -> (a*b) mod b == 0.
Proof.
introsrewrite mod_eq, div_mul by trivialrewrite mul_comm; apply sub_diag.
Qed.

Theorem div_unique_exact a b q: b~=0 -> a == b*q -> q == a/b.
Proof.
 intros Hb H. rewrite H, mul_comm. symmetrynow apply div_mul.
Qed.

(** * Order results about mod and div *)

(** A modulo cannot grow beyond its starting point. *)

Theorem mod_le: forall a b, 0<=a -> 0<b -> a mod b <= a.
Proofexact mod_le. Qed.

Theorem div_pos : forall a b, 0<=a -> 0<b -> 0<= a/b.
Proofexact div_pos. Qed.

Lemma div_str_pos : forall a b, 0<b<=a -> 0 < a/b.
Proofexact div_str_pos. Qed.

Lemma div_small_iff : forall a b, b~=0 -> (a/b==0 <-> 0<=a<b \/ b<a<=0).
Proof.
intros a b Hb.
split.
intros EQ.
rewrite (div_mod a b Hb), EQ; nzsimpl.
now apply mod_bound_or.
destruct 1. now apply div_small.
rewrite <- div_opp_opp by trivialapply div_small; trivial.
rewrite <- opp_lt_mono, opp_nonneg_nonpos; tauto.
Qed.

Lemma mod_small_iff : forall a b, b~=0 -> (a mod b == a <-> 0<=a<b \/ b<a<=0).
Proof.
intros.
rewrite <- div_small_iff, mod_eq by trivial.
rewrite sub_move_r, <- (add_0_r a) at 1. rewrite add_cancel_l.
rewrite eq_sym_iff, eq_mul_0. tauto.
Qed.

(** As soon as the divisor is strictly greater than 1,
    the division is strictly decreasing. *)


Lemma div_lt : forall a b, 0<a -> 1<b -> a/b < a.
Proofexact div_lt. Qed.

(** [le] is compatible with a positive division. *)

Lemma div_le_mono : forall a b c, 0<c -> a<=b -> a/c <= b/c.
Proof.
intros a b c Hc Hab.
rewrite lt_eq_cases in Hab. destruct Hab as [LT|EQ];
 [|rewrite EQ; order].
rewrite <- lt_succ_r.
rewrite (mul_lt_mono_pos_l c) by order.
nzsimpl.
rewrite (add_lt_mono_r _ _ (a mod c)).
rewrite <- div_mod by order.
apply lt_le_trans with b; trivial.
rewrite (div_mod b c) at 1 by order.
rewrite <- add_assoc, <- add_le_mono_l.
apply le_trans with (c+0).
nzsimpl; destruct (mod_pos_bound b c); order.
rewrite <- add_le_mono_l. destruct (mod_pos_bound a c); order.
Qed.

(** In this convention, [div] performs Rounding-Toward-Bottom.

    Since we cannot speak of rational values here, we express this
    fact by multiplying back by [b], and this leads to separates
    statements according to the sign of [b].

    First, [a/b] is below the exact fraction ...
*)


Lemma mul_div_le : forall a b, 0<b -> b*(a/b) <= a.
Proof.
intros.
rewrite (div_mod a b) at 2; try order.
rewrite <- (add_0_r (b*(a/b))) at 1.
rewrite <- add_le_mono_l.
now destruct (mod_pos_bound a b).
Qed.

Lemma mul_div_ge : forall a b, b<0 -> a <= b*(a/b).
Proof.
introsrewrite <- div_opp_opp, opp_le_mono, <-mul_opp_l by order.
apply mul_div_le. now rewrite opp_pos_neg.
Qed.

(** ... and moreover it is the larger such integer, since [S(a/b)]
    is strictly above the exact fraction.
*)


Lemma mul_succ_div_gt: forall a b, 0<b -> a < b*(S (a/b)).
Proof.
intros.
nzsimpl.
rewrite (div_mod a b) at 1; try order.
rewrite <- add_lt_mono_l.
destruct (mod_pos_bound a b); order.
Qed.

Lemma mul_succ_div_lt: forall a b, b<0 -> b*(S (a/b)) < a.
Proof.
introsrewrite <- div_opp_opp, opp_lt_mono, <-mul_opp_l by order.
apply mul_succ_div_gt. now rewrite opp_pos_neg.
Qed.

(** NB: The four previous properties could be used as
    specifications for [div]. *)


(** Inequality [mul_div_le] is exact iff the modulo is zero. *)

Lemma div_exact : forall a b, b~=0 -> (a == b*(a/b) <-> a mod b == 0).
Proof.
intros.
rewrite (div_mod a b) at 1; try order.
rewrite <- (add_0_r (b*(a/b))) at 2.
apply add_cancel_l.
Qed.

(** Some additional inequalities about div. *)

Theorem div_lt_upper_bound:
  forall a b q, 0<b -> a < b*q -> a/b < q.
Proof.
intros.
rewrite (mul_lt_mono_pos_l b) by trivial.
apply le_lt_trans with a; trivial.
now apply mul_div_le.
Qed.

Theorem div_le_upper_bound:
  forall a b q, 0<b -> a <= b*q -> a/b <= q.
Proof.
intros.
rewrite <- (div_mul q b) by order.
apply div_le_mono; trivialnow rewrite mul_comm.
Qed.

Theorem div_le_lower_bound:
  forall a b q, 0<b -> b*q <= a -> q <= a/b.
Proof.
intros.
rewrite <- (div_mul q b) by order.
apply div_le_mono; trivialnow rewrite mul_comm.
Qed.

(** A division respects opposite monotonicity for the divisor *)

Lemma div_le_compat_l: forall p q r, 0<=p -> 0<q<=r -> p/r <= p/q.
Proofexact div_le_compat_l. Qed.

(** * Relations between usual operations and mod and div *)

Lemma mod_add : forall a b c, c~=0 ->
 (a + b * c) mod c == a mod c.
Proof.
intros.
symmetry.
apply mod_unique with (a/c+b); trivial.
now apply mod_bound_or.
rewrite mul_add_distr_l, add_shuffle0, <- div_mod by order.
now rewrite mul_comm.
Qed.

Lemma div_add : forall a b c, c~=0 ->
 (a + b * c) / c == a / c + b.
Proof.
intros.
apply (mul_cancel_l _ _ c); try order.
apply (add_cancel_r _ _ ((a+b*c) mod c)).
rewrite <- div_mod, mod_add by order.
rewrite mul_add_distr_l, add_shuffle0, <- div_mod by order.
now rewrite mul_comm.
Qed.

Lemma div_add_l: forall a b c, b~=0 ->
 (a * b + c) / b == a + c / b.
Proof.
 intros a b c. rewrite (add_comm _ c), (add_comm a).
 now apply div_add.
Qed.

(** Cancellations. *)

Lemma div_mul_cancel_r : forall a b c, b~=0 -> c~=0 ->
 (a*c)/(b*c) == a/b.
Proof.
intros.
symmetry.
apply div_unique with ((a mod b)*c).
(* ineqs *)
destruct (lt_ge_cases 0 c).
rewrite <-(mul_0_l c), <-2mul_lt_mono_pos_r, <-2mul_le_mono_pos_r by trivial.
now apply mod_bound_or.
rewrite <-(mul_0_l c), <-2mul_lt_mono_neg_r, <-2mul_le_mono_neg_r by order.
destruct (mod_bound_or a b); tauto.
(* equation *)
rewrite (div_mod a b) at 1 by order.
rewrite mul_add_distr_r.
rewrite add_cancel_r.
rewrite <- 2 mul_assoc. now rewrite (mul_comm c).
Qed.

Lemma div_mul_cancel_l : forall a b c, b~=0 -> c~=0 ->
 (c*a)/(c*b) == a/b.
Proof.
introsrewrite !(mul_comm c); now apply div_mul_cancel_r.
Qed.

Lemma mul_mod_distr_l: forall a b c, b~=0 -> c~=0 ->
  (c*a) mod (c*b) == c * (a mod b).
Proof.
intros.
rewrite <- (add_cancel_l _ _ ((c*b)* ((c*a)/(c*b)))).
rewrite <- div_mod.
rewrite div_mul_cancel_l by trivial.
rewrite <- mul_assoc, <- mul_add_distr_l, mul_cancel_l by order.
apply div_mod; order.
rewrite <- neq_mul_0; auto.
Qed.

Lemma mul_mod_distr_r: forall a b c, b~=0 -> c~=0 ->
  (a*c) mod (b*c) == (a mod b) * c.
Proof.
 introsrewrite !(mul_comm _ c); now rewrite mul_mod_distr_l.
Qed.


(** Operations modulo. *)

Theorem mod_mod: forall a n, n~=0 ->
 (a mod n) mod n == a mod n.
Proof.
introsrewrite mod_small_iff by trivial.
now apply mod_bound_or.
Qed.

Lemma mul_mod_idemp_l : forall a b n, n~=0 ->
 ((a mod n)*b) mod n == (a*b) mod n.
Proof.
 intros a b n Hn. symmetry.
 rewrite (div_mod a n) at 1 by order.
 rewrite add_comm, (mul_comm n), (mul_comm _ b).
 rewrite mul_add_distr_l, mul_assoc.
 introsrewrite mod_add by trivial.
 now rewrite mul_comm.
Qed.

Lemma mul_mod_idemp_r : forall a b n, n~=0 ->
 (a*(b mod n)) mod n == (a*b) mod n.
Proof.
 introsrewrite !(mul_comm a). now apply mul_mod_idemp_l.
Qed.

Theorem mul_mod: forall a b n, n~=0 ->
 (a * b) mod n == ((a mod n) * (b mod n)) mod n.
Proof.
 introsnow rewrite mul_mod_idemp_l, mul_mod_idemp_r.
Qed.

Lemma add_mod_idemp_l : forall a b n, n~=0 ->
 ((a mod n)+b) mod n == (a+b) mod n.
Proof.
 intros a b n Hn. symmetry.
 rewrite (div_mod a n) at 1 by order.
 rewrite <- add_assoc, add_comm, mul_comm.
 introsnow rewrite mod_add.
Qed.

Lemma add_mod_idemp_r : forall a b n, n~=0 ->
 (a+(b mod n)) mod n == (a+b) mod n.
Proof.
 introsrewrite !(add_comm a). now apply add_mod_idemp_l.
Qed.

Theorem add_mod: forall a b n, n~=0 ->
 (a+b) mod n == (a mod n + b mod n) mod n.
Proof.
 introsnow rewrite add_mod_idemp_l, add_mod_idemp_r.
Qed.

(** With the current convention, the following result isn't always
    true with a negative last divisor. For instance
    [ 3/(-2)/(-2) = 1 <> 0 = 3 / (-2*-2) ], or
    [ 5/2/(-2) = -1 <> -2 = 5 / (2*-2) ]. *)


Lemma div_div : forall a b c, b~=0 -> 0<c ->
 (a/b)/c == a/(b*c).
Proof.
 intros a b c Hb Hc.
 apply div_unique with (b*((a/b) mod c) + a mod b).
 (* begin 0<= ... <b*c \/ ... *)
 apply neg_pos_cases in Hb. destruct Hb as [Hb|Hb].
 right.
 destruct (mod_pos_bound (a/b) c), (mod_neg_bound a b); trivial.
 split.
 apply le_lt_trans with (b*((a/b) mod c) + b).
 now rewrite <- mul_succ_r, <- mul_le_mono_neg_l, le_succ_l.
 now rewrite <- add_lt_mono_l.
 apply add_nonpos_nonpos; trivial.
 apply mul_nonpos_nonneg; order.
 left.
 destruct (mod_pos_bound (a/b) c), (mod_pos_bound a b); trivial.
 split.
 apply add_nonneg_nonneg; trivial.
 apply mul_nonneg_nonneg; order.
 apply lt_le_trans with (b*((a/b) mod c) + b).
 now rewrite <- add_lt_mono_l.
 now rewrite <- mul_succ_r, <- mul_le_mono_pos_l, le_succ_l.
 (* end 0<= ... < b*c \/ ... *)
 rewrite (div_mod a b) at 1 by order.
 rewrite add_assoc, add_cancel_r.
 rewrite <- mul_assoc, <- mul_add_distr_l, mul_cancel_l by order.
 apply div_mod; order.
Qed.

(** Similarly, the following result doesn't always hold when [c<0].
    For instance [3 mod (-2*-2)) = 3] while
    [3 mod (-2) + (-2)*((3/-2) mod -2) = -1].
*)


Lemma rem_mul_r : forall a b c, b~=0 -> 0<c ->
 a mod (b*c) == a mod b + b*((a/b) mod c).
Proof.
 intros a b c Hb Hc.
 apply add_cancel_l with (b*c*(a/(b*c))).
 rewrite <- div_mod by (apply neq_mul_0; split; order).
 rewrite <- div_div by trivial.
 rewrite add_assoc, add_shuffle0, <- mul_assoc, <- mul_add_distr_l.
 rewrite <- div_mod by order.
 apply div_mod; order.
Qed.

Lemma mod_div: forall a b, b~=0 ->
 a mod b / b == 0.
Proof.
 intros a b Hb.
 rewrite div_small_iff by assumption.
 auto using mod_bound_or.
Qed.

(** A last inequality: *)

Theorem div_mul_le:
 forall a b c, 0<=a -> 0<b -> 0<=c -> c*(a/b) <= (c*a)/b.
Proofexact div_mul_le. Qed.

End ZDivProp.

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.25 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