Преобразует лемму, оставляя предыдущее состояние в Coq

#coq #dependent-type

#coq #зависимый тип

Вопрос:

Я хочу частично выводить функции, ввод которых представляет собой зависимый список.

Я попытался определить deriveP с помощью доказательства.

Derive является функцией в Coquelicot.Производное.

 Definition deriveP {P A B}(k:nat)(I:Euc (S P) -> Euc A -> Euc B)
                             (input:Euc A)(train:Euc B)(p :Euc (S P)) 
                              :(lt k (S P)) -> (lt ((S P)-(k 1)) (S P)) -> R.
intros.
pose fk := firstk k (S P) p H.
pose lk := lastk ((S P)-(k 1)) (S P) p H0.
pose pk := EucNth k p.
apply arith_basic in H.
exact ( Derive (fun PK => EucSum (QuadraticError (I (fk     (PK ::: lk)) input) train )) pk ).
  

Я не могу применить arith_basic, введенный Tiago, потому что H используется в fk.
Я могу применить arith_basic к H перед созданием fk, но тогда я не могу создать fk, потому что его нет k < P. 1 .

Я хочу применить arith_basic к H при выходе k < P. 1 .

Пожалуйста, помогите мне.

(***********************************************************)

Это зависимый список R.

 Require Import Coq.Reals.Reals.
Require Import Coquelicot.Coquelicot.

Inductive Euc:nat -> Type:=
|RO : Euc 0
|Rn : forall {n:nat}, R -> Euc n -> Euc (S n).

Notation "[ ]" := RO.
Notation "[ r1 , .. , r2 ]" := (Rn r1 .. ( Rn r2 RO ) .. ).
Infix ":::" := Rn (at level 60, right associativity).
  

Базовая операция со списком.

 Definition head {n} (v : Euc (S n)) : R :=
  match v with
  | x ::: _ => x
  end.

Definition tail {n} (v : Euc (S n)) : Euc n :=
  match v with
  | _ ::: v => v
  end.

(* extract the last element *)   
Fixpoint last {n} : Euc (S n) -> R :=
  match n with
  | 0%nat => fun v => head v
  | S n => fun v => last (tail v)
  end.

(* eliminate last element from list *)
Fixpoint but_last {n} : Euc (S n) -> Euc n :=
  match n with
  | 0%nat => fun _ => []
  | S n => fun v => head v ::: but_last (tail v)
  end.
 
(* do the opposite of cons *)
Fixpoint snoc {n} (v : Euc n) (x : R) : Euc (S n) :=
  match v with
  | [] => [x]
  | y ::: v => y ::: snoc v x
  end.

(* extract last k elements *)
Fixpoint lastk k n : Euc n -> (lt k n) -> Euc k := 
  match n with
    |0%nat => fun _ (H : lt k 0) => False_rect _ (Lt.lt_n_O _ H)
    |S n => match k with
              |S m => fun v H => snoc (lastk m n (but_last v) (le_S_n _ _ H)) (last v)
              |0%nat => fun _ H => []
            end
  end.

(* extract first k elements *)
Fixpoint firstk k n : Euc n -> (lt k n) -> Euc k := 
  match n with
    |0%nat => fun _ (H :lt k 0) => False_rect _ (Lt.lt_n_O _ H)
    |S n => match k with
              |S m => fun v H => (head v) ::: firstk m n (tail v) (le_S_n _ _ H)
              |0%nat => fun _ _ => []
            end
  end.

(* extract nth element *)
(* 0 origine *)
Fixpoint EucNth (k:nat) :forall {n}, Euc (S n) -> R:=
 match k with
 | 0%nat => fun _ e => head e
 | S k' => fun n =>
   match n return Euc (S n) -> R with
   | 0%nat => fun e => head e
   | S n' => fun v => EucNth k' (tail v)
   end
 end.

Fixpoint EucAppend {n m} (e:Euc n) (f:Euc m) :Euc (n m):=
 match e with
 |[] => f
 |e' ::: es => e' ::: (EucAppend es f)
 end.

Infix "   " := EucAppend (at level 60, right associativity).

Fixpoint QuadraticError {n : nat} (b : Euc n) : Euc n -> Euc n.
refine (match b in Euc n return Euc n -> Euc n with
    |@Rn m x xs => _    
    |@RO => fun H => []
 end).
remember (S m).
intro H; destruct H as [| k y ys].
inversion Heqn0.
inversion Heqn0.
subst; exact ((x - y)^2 ::: QuadraticError _ xs ys).
Defined.

Fixpoint EucSum {A}(e:Euc A) :R:=
 match e with
 | [] => 0%R
 | e' ::: es => e'   (EucSum es)
 end.
  

Ответ №1:

Ваша лемма k S (P — (k 1)) = P может быть решена только с помощью базовых алгебраических операций. В частности, вам просто нужны две леммы, чтобы упростить это:

 Theorem minus_assoc : forall y z, z < y -> z   (y - z) = y.
  intro y.
  induction y.
  intros;inversion H.
  intros.
  destruct z.
  trivial.
  rewrite PeanoNat.Nat.sub_succ.
  rewrite <- (IHy _ (le_S_n _ _ H)) at 2; trivial.
Qed.

Theorem minus_S : forall x y, y < x -> S (x - (S y)) = x - y.
  intro.
  induction x.
  intros.
  inversion H.
  intros.
  destruct y.
  simpl.
  rewrite PeanoNat.Nat.sub_0_r; trivial.
  rewrite PeanoNat.Nat.sub_succ.
  apply IHx.
  exact (le_S_n _ _ H).
Qed.
  

Теперь вам просто нужно переписать свою цель в тривиальный предлог :

 Theorem arith_basic : forall k P, k < P -> k   S (P - (k   1)) = P.
  intros.
  rewrite PeanoNat.Nat.add_1_r.
  rewrite minus_S.
  auto.
  rewrite minus_assoc.
  assumption.
  trivial.
Qed.
  

Большинство из этих целей можно решить с помощью тактики lia, которая автоматически решает арифметические цели Z, nat, positive и N.

 Theorem arith_basic : forall k P, k < P -> k   S (P - (k   1)) = P.
  intros;lia.
Qed
  

Несмотря на то, что я рекомендую автоматизацию, доказательство руками может помочь понять вашу главную цель, которая может быть не в состоянии быть решена только автоматизацией.

Комментарии:

1. вероятно, вы должны добавить команду rewrite arith_basic или rewrite <- arith_basic непосредственно перед оскорбительной командой.

Ответ №2:

Я решил самостоятельно.

Мы можем дублировать лемму в подцели с generalize помощью tactic.

 Definition deriveP {P A B}(k:nat)(I:Euc (S P) -> Euc A -> Euc B)
                                 (input:Euc A)(train:Euc B)(p :Euc (S P)) 
                                  :(lt k (S P)) -> (lt ((S P)-(k 1)) (S P)) -> R.
intros.
generalize H.
intro H1.
apply arith_basic in H1.
pose lk := lastk ((S P)-(k 1)) (S P) p H0.
pose fk := firstk k (S P) p H.
pose pk := EucNth k p.
rewrite (_: (P. 1)%nat = (k   (P. 1 - (k   1)%coq_nat)%coq_nat. 1)%coq_nat) in I.
exact ( Derive (fun PK => EucSum (QuadraticError (I (fk     (PK ::: lk)) input) train )) pk ).
apply H1.
Defined.