products/sources/formale sprachen/PVS/Sturm image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: sturmsquarefree.pvs   Sprache: PVS

Original von: PVS©

sturmsquarefree: THEORY
BEGIN

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

  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

  sturm_sequence?(p,n,m): bool =
    LET P = (LAMBDA (k): polynomial(p(k),n(k))) IN
      (FORALL (i): i<m IMPLIES (n(i)>n(i+1) OR n(i+1)=0))  % Decreasing Degree
      AND (FORALL (i): i<=m IMPLIES p(i)(n(i))/=0)
      AND (FORALL (x): P(0)(x)=0 
             IMPLIES sign_ext(P(1)(x)) = 
        sign_ext(polynomial(poly_deriv(p(0)),max(n(0)-1,0))(x)))
      AND (FORALL (x,i): 0<i AND i<m AND P(i)(x)=0 IMPLIES
         sign_ext(P(i-1)(x)) = -sign_ext(P(i+1)(x)))
      AND (FORALL (x,y): sign_ext(P(m)(x)) = sign_ext(P(m)(y)))

  sturm_sequence_degree_1: LEMMA
    n(0)=1 AND n(1)=0 AND p(0)(1)/=0 AND p(1) = poly_deriv(p(0))
    IMPLIES
    sturm_sequence?(p,n,1)

  sturm_seq_repeated_root: LEMMA 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)

  sturm_seq_last_nonzero: LEMMA
    m>0 AND
    sturm_sequence?(p,n,m) AND
    (FORALL (c:real): polynomial(p(0),n(0))(c)=0 IMPLIES
      polynomial(p(1),n(1))(c)/=0)
    IMPLIES
    FORALL (xyz:real): polynomial(p(m),n(m))(xyz)/=0

  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

  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
    sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    (polynomial(p(0),n(0))(x)/=0 AND
     polynomial(p(0),n(0))(y)/=0 AND
     sign_ext(polynomial(p(0),n(0))(x)) = -sign_ext(polynomial(p(1),n(1))(b)) AND
     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) AND
    sturm_sequence?(p,n,m)
    IMPLIES
    sturm_sig(p,n,m)(x) = sturm_sig(p,n,m)(y)

  sturm_lem_one_root: LEMMA
    x<y AND x<b AND b<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m AND x<=c AND c<=y AND polynomial(p(i),n(i))(c)=0
     IMPLIES c = b) 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 j<=m AND polynomial(p(j),n(j))(b)/=0 AND
    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,j)`lastnz) = sign_ext(nsc(y,j)`lastnz) AND
      nsc(x,j)`num = nsc(y,j)`num+(IF polynomial(p(0),n(0))(b)=0 THEN 1 ELSE 0 ENDIF)

  sturm_lem_edge_root: LEMMA
    x<y AND
    (FORALL (c:real,i:nat): i<=m AND x<=c AND c<=y AND polynomial(p(i),n(i))(c)=0
     IMPLIES c = y) 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 j<=m AND polynomial(p(j),n(j))(y)/=0 AND
    sturm_sequence?(p,n,m) AND
    p(1) = poly_deriv(p(0)) AND n(1) = n(0)-1
    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,j)`lastnz) = sign_ext(nsc(y,j)`lastnz) AND
      nsc(x,j)`num = nsc(y,j)`num+(IF polynomial(p(0),n(0))(y)=0 THEN 1 ELSE 0 ENDIF)

  roots_between_enum: LEMMA % THIS NEEDS TO BE FOR ALL P(i) NOT JUST P(0)
    x<y AND 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 AND x<b AND b<=y AND polynomial(p(j),n(j))(b)=0 IMPLIES
     EXISTS (i:below(K)): b = enum(i))

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

  sturm_square_free: LEMMA
    m>0 AND x<y AND (EXISTS (i:upto(n(0))): p(0)(i)/=0) AND
    (FORALL (c:real): polynomial(p(0),n(0))(c)=0 IMPLIES
      (polynomial(p(1),n(1))(c)/=0)) AND
    sturm_sequence?(p,n,m) AND
    p(1) = poly_deriv(p(0)) AND n(1) = n(0)-1
    IMPLIES
      LET nsc = LAMBDA (xyz:real): number_sign_changes(LAMBDA (i): polynomial(p(i),n(i))(xyz),m),
         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_seq_square_free: LEMMA
    (m>0 AND n(m)=0 AND (FORALL (i:below(m)): p(i)(n(i))/=0) AND
    (FORALL (i,j:upto(m)): i<j IMPLIES n(i)>n(j)) AND
    (FORALL (c:real): polynomial(p(0),n(0))(c)=0 IMPLIES
      (polynomial(p(1),n(1))(c)/=0)) AND
    p(1) = poly_deriv(p(0)) AND n(1) = n(0)-1 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)))
    IMPLIES
      (p(m)(0)/=0 AND sturm_sequence?(p,n,m)) OR
      (p(m)(0) =0 AND sturm_sequence?(p,n,m-1))

END sturmsquarefree

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.16 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