Diferencia entre revisiones de «Relación 3»
De Razonamiento automático (2014-15)
m (Texto reemplazado: «"isar"» por «"isabelle"») |
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Línea 1: | Línea 1: | ||
− | <source lang=" | + | <source lang="isabelle"> |
header {* R3: Razonamiento sobre programas en Isabelle/HOL *} | header {* R3: Razonamiento sobre programas en Isabelle/HOL *} | ||
Línea 13: | Línea 13: | ||
sumaImpares 5 = 25 | sumaImpares 5 = 25 | ||
------------------------------------------------------------------ *} | ------------------------------------------------------------------ *} | ||
− | |||
− | |||
− | |||
+ | -- "davoremar juacorvic jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" | ||
fun sumaImpares :: "nat ⇒ nat" where | fun sumaImpares :: "nat ⇒ nat" where | ||
"sumaImpares 0 = 0" | "sumaImpares 0 = 0" | ||
Línea 24: | Línea 22: | ||
fun sumaImpares2 :: "nat ⇒ nat" where | fun sumaImpares2 :: "nat ⇒ nat" where | ||
"sumaImpares2 0 = 0" | "sumaImpares2 0 = 0" | ||
− | | "sumaImpares2 (Suc n) = (Suc n)+ n + sumaImpares2 n" | + | | "sumaImpares2 (Suc n) = (Suc n) + n + sumaImpares2 n" |
+ | -- "jeshorcob" | ||
+ | fun sumaImpares3 :: "nat ⇒ nat" where | ||
+ | "sumaImpares3 n = foldr (λ x y. y + (2 * x) + 1) (upt 0 n) 0" | ||
+ | |||
+ | (* Esta definición en principio es más eficiente pero a la hora de | ||
+ | demostrar se complica todo. Estaría bien si en clase pudieramos | ||
+ | explicar si se puede demostrar el lema usando esta definición de | ||
+ | manera sencilla o explicar un poco cómo iría la prueba *) | ||
value "sumaImpares 5" -- "= 25" | value "sumaImpares 5" -- "= 25" | ||
Línea 33: | Línea 39: | ||
sumaImpares n = n*n | sumaImpares n = n*n | ||
------------------------------------------------------------------- *} | ------------------------------------------------------------------- *} | ||
− | (* Pedrosrei: lo dejo de menos a más estructurado *) | + | |
+ | (* Pedrosrei: lo dejo de menos a más estructurado *) | ||
lemma "sumaImpares n = n*n" | lemma "sumaImpares n = n*n" | ||
− | apply (induct n) apply auto | + | apply (induct n) |
− | done | + | apply auto |
+ | done | ||
− | -- "davoremar juacorvic" | + | -- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab" |
lemma "sumaImpares n = n*n" | lemma "sumaImpares n = n*n" | ||
Línea 53: | Línea 61: | ||
qed | qed | ||
− | -- "davoremar juacorvic marnajgom" | + | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" |
lemma "sumaImpares n = n*n" | lemma "sumaImpares n = n*n" | ||
Línea 76: | Línea 84: | ||
------------------------------------------------------------------ *} | ------------------------------------------------------------------ *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic marnajgom" | + | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" |
fun sumaPotenciasDeDosMasUno :: "nat ⇒ nat" where | fun sumaPotenciasDeDosMasUno :: "nat ⇒ nat" where | ||
Línea 89: | Línea 97: | ||
------------------------------------------------------------------- *} | ------------------------------------------------------------------- *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic" | + | -- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab" |
− | |||
lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | ||
by (induct n) auto | by (induct n) auto | ||
− | -- " | + | -- "jeshorcob" |
+ | lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | ||
+ | proof (induct n) | ||
+ | show "sumaPotenciasDeDosMasUno 0 = 2^(0+1)" by simp | ||
+ | next | ||
+ | fix n | ||
+ | assume HI: "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | ||
+ | thus "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n + 1)" by simp | ||
+ | qed | ||
+ | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" | ||
lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | ||
proof (induct n) | proof (induct n) | ||
Línea 102: | Línea 118: | ||
fix n | fix n | ||
assume HI: "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | assume HI: "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)" | ||
− | have "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = sumaPotenciasDeDosMasUno n + 2^(Suc n)" by simp | + | have "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = |
+ | sumaPotenciasDeDosMasUno n + 2^(Suc n)" by simp | ||
also have "... = 2^(n+1) + 2^(Suc n)" using HI by simp | also have "... = 2^(n+1) + 2^(Suc n)" using HI by simp | ||
also have "... = 2^(Suc n + 1)" by simp | also have "... = 2^(Suc n + 1)" by simp | ||
− | finally show "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n + 1)" by simp | + | finally show "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n + 1)" |
+ | by simp | ||
qed | qed | ||
Línea 116: | Línea 134: | ||
------------------------------------------------------------------ *} | ------------------------------------------------------------------ *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic marnajgom" | + | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" |
− | |||
fun copia :: "nat ⇒ 'a ⇒ 'a list" where | fun copia :: "nat ⇒ 'a ⇒ 'a list" where | ||
"copia 0 x = []" | "copia 0 x = []" | ||
Línea 134: | Línea 151: | ||
----------------------------------------------------------------- *} | ----------------------------------------------------------------- *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic marnajgom" | + | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab" |
− | |||
fun todos :: "('a ⇒ bool) ⇒ 'a list ⇒ bool" where | fun todos :: "('a ⇒ bool) ⇒ 'a list ⇒ bool" where | ||
− | "todos p [] = True" | + | "todos p [] = True" |
| "todos p (x#xs) = ((p x) ∧ (todos p xs))" | | "todos p (x#xs) = ((p x) ∧ (todos p xs))" | ||
+ | |||
+ | (* jeshorcob: me gustaría saber por qué es necesario poner el paréntesis | ||
+ | en la definición(2) *) | ||
+ | |||
+ | (* Pedrosrei: porque aunque están predefinidas las prioridades entre la | ||
+ | suma y el producto en los cuerpos y anillos más comunes, la conjunción | ||
+ | y la igualdad no tienen definida esa prioridad*) | ||
value "todos (λx. x>(1::nat)) [2,6,4]" -- "= True" | value "todos (λx. x>(1::nat)) [2,6,4]" -- "= True" | ||
Línea 148: | Línea 171: | ||
------------------------------------------------------------------- *} | ------------------------------------------------------------------- *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic" | + | -- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab" |
− | |||
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
by (induct n) auto | by (induct n) auto | ||
− | -- "davoremar marnajgom" | + | -- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom" |
− | |||
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
proof (induct n) | proof (induct n) | ||
Línea 161: | Línea 182: | ||
fix n | fix n | ||
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)" | assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
− | have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = todos (λy. y=x) (x#(copia n x))" by simp | + | have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = |
+ | todos (λy. y=x) (x#(copia n x))" by simp | ||
also have "... = todos (λy. y=x) (copia n x)" by simp | also have "... = todos (λy. y=x) (copia n x)" by simp | ||
finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp | finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp | ||
qed | qed | ||
− | + | -- "juacorvic jeshorcob" | |
− | -- "juacorvic" | ||
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
proof (induct n) | proof (induct n) | ||
Línea 180: | Línea 201: | ||
proof (induct n) | proof (induct n) | ||
show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp | show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp | ||
− | + | next | |
fix n | fix n | ||
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)" | assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
− | have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = todos (λy. y=x) (x # (copia n x))" by simp | + | have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = |
− | also have "...=todos (λy. y=x)[x]" using HI by simp | + | todos (λy. y=x) (x # (copia n x))" by simp |
+ | also have "...= todos (λy. y=x)[x]" using HI by simp | ||
finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp | finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp | ||
+ | qed | ||
+ | |||
+ | -- "danrodcha carvelcab" | ||
+ | lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
+ | proof (induct n) | ||
+ | show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp | ||
+ | next | ||
+ | fix n | ||
+ | assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)" | ||
+ | have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = todos (λy. y=x) (x#(copia n x))" by (simp only: copia.simps) | ||
+ | also have "... = (((λy. y=x) x) ∧ (todos (λy. y=x) (x#(copia n x))))" by simp | ||
+ | also have "... = (todos (λy. y=x) (copia n x))" using HI by simp | ||
+ | also have "... = True" using HI by simp | ||
+ | finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) " by simp | ||
qed | qed | ||
Línea 195: | Línea 231: | ||
------------------------------------------------------------------ *} | ------------------------------------------------------------------ *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic marnajgom" | + | -- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab" |
− | |||
fun factR :: "nat ⇒ nat" where | fun factR :: "nat ⇒ nat" where | ||
"factR 0 = 1" | "factR 0 = 1" | ||
Línea 225: | Línea 260: | ||
value "factI 4" -- "= 24" | value "factI 4" -- "= 24" | ||
− | -- "davoremar" | + | -- "davoremar jeshorcob domcadgom" |
lemma fact1: "factI' n x = x* factR n" | lemma fact1: "factI' n x = x* factR n" | ||
by (induct n arbitrary: x) auto | by (induct n arbitrary: x) auto | ||
− | (*juacorvic: ¿Por que tenemos que indicar arbitrary:x? *) | + | (* juacorvic: ¿Por que tenemos que indicar arbitrary:x? *) |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
+ | (* Pedrosrei: no tienes que hacerlo como resulta de mi ejemplo o las | ||
+ | correcciones que he indicado en el tuyo. En este caso concreto | ||
+ | totalmente automatizado es porque posees dos variables y tienes que | ||
+ | decirle qué hacer con cada una. En una haces la inducción pero la otra | ||
+ | la dejas sin tocar, o como solemos decir: "sea un x cualquiera..." *) | ||
+ | |||
+ | -- "davoremar jeshorcob domcadgom carvelcab" | ||
lemma fact: "factI' n x = x * factR n" | lemma fact: "factI' n x = x * factR n" | ||
proof (induct n arbitrary: x) | proof (induct n arbitrary: x) | ||
Línea 251: | Línea 286: | ||
qed | qed | ||
− | (* marnajgom: no entiendo el paso "also have "... = x * factI' | + | (* marnajgom: no entiendo el paso |
− | n (Suc n)" by simp" ¿Por qué no sacas fuera (Suc n)*x, sólo sacas | + | "also have "... = x * factI' n (Suc n)" by simp" |
− | + | ¿Por qué no sacas fuera (Suc n)*x, sólo sacas x? *) | |
(* Pedrosrei: También podemos prescindir de arbitrary x *) | (* Pedrosrei: También podemos prescindir de arbitrary x *) | ||
Línea 267: | Línea 302: | ||
have "factI' (Suc n) x = (factI' n (Suc n))*x" by simp | have "factI' (Suc n) x = (factI' n (Suc n))*x" by simp | ||
also have " ... = ((Suc n) * factR n) * x" using HI fact by simp | also have " ... = ((Suc n) * factR n) * x" using HI fact by simp | ||
− | -- "Si usamos auto: finally show ?thesis by auto " | + | -- "Si usamos auto: finally show ?thesis by auto " |
also have " ... = x * factR (Suc n)" by simp | also have " ... = x * factR (Suc n)" by simp | ||
finally show ?thesis . | finally show ?thesis . | ||
Línea 274: | Línea 309: | ||
− | (*Pedrosrei: no resuelve finally debido a la conjunción grande que emplea isabelle para | + | (* Pedrosrei: no resuelve finally debido a la conjunción grande que |
− | indicarte un "para todo de cualquier conjunto" (en realidad es la conjunción de conjuntos, creo recordar). | + | emplea isabelle para indicarte un "para todo de cualquier conjunto" |
− | Si quieres poner un para todo recurre a ! ó \forall. Si sólo has puesto lo que te ha indicado la máquina, | + | (en realidad es la conjunción de conjuntos, creo recordar). Si quieres |
− | quería indicarte un valor cualquiera, vamos, lo que fijas con "arbitrary". | + | poner un para todo recurre a ! ó \forall. Si sólo has puesto lo que te |
+ | ha indicado la máquina, quería indicarte un valor cualquiera, vamos, | ||
+ | lo que fijas con "arbitrary". | ||
− | Sólo tienes que eliminar los ⋀ de la prueba | + | Sólo tienes que eliminar los ⋀ de la prueba y añadirle un paso |
− | y añadirle un paso intermedio con la regla adecuada (usa find_theorem y el nombre que crees | + | intermedio con la regla adecuada (usa find_theorem y el nombre que |
− | que tendrá) entre el also have último y el finally | + | crees que tendrá) entre el also have último y el finally para que vea |
− | para que vea la igualdad de derecha a izquierda y listo. También puedes emplear "by arith" para | + | la igualdad de derecha a izquierda y listo. También puedes emplear "by |
− | estas cosas tan sencillas y no tener que irte a la regla exacta de la aritmética (que no siempre | + | arith" para estas cosas tan sencillas y no tener que irte a la regla |
− | es fácil). | + | exacta de la aritmética (que no siempre es fácil). |
*) | *) | ||
− | -- "juacorvic" (* Se intenta demostración en sentido inverso: | + | -- "juacorvic" |
− | + | (* Se intenta demostración en sentido inverso: | |
+ | x * factR n = factI' n x | ||
+ | No resuelve finally *) | ||
− | lemma | + | lemma "x * factR n = factI' n x " |
proof (induct n) | proof (induct n) | ||
show "⋀x. x * factR 0 = factI' 0 x" by simp | show "⋀x. x * factR 0 = factI' 0 x" by simp | ||
− | + | next | |
fix n | fix n | ||
assume HI: "⋀x. x * factR n = factI' n x " | assume HI: "⋀x. x * factR n = factI' n x " | ||
Línea 300: | Línea 339: | ||
also have "... = x * (factI' n (Suc n))" using HI by simp | also have "... = x * (factI' n (Suc n))" using HI by simp | ||
also have "... = factI' (Suc n) x" by simp | also have "... = factI' (Suc n) x" by simp | ||
− | finally show " x * factR (Suc n) = factI' (Suc n) x" by simp | + | finally show "x * factR (Suc n) = factI' (Suc n) x" by simp |
qed | qed | ||
oops | oops | ||
− | |||
− | |||
text {* --------------------------------------------------------------- | text {* --------------------------------------------------------------- | ||
Línea 311: | Línea 348: | ||
------------------------------------------------------------------- *} | ------------------------------------------------------------------- *} | ||
− | -- "davoremar juacorvic" | + | -- "davoremar juacorvic jeshorcob domcadgom" |
− | |||
corollary "factI n = factR n" | corollary "factI n = factR n" | ||
by (simp add: fact) | by (simp add: fact) | ||
-- "juacorvic" | -- "juacorvic" | ||
− | |||
corollary "factI n = factR n" | corollary "factI n = factR n" | ||
proof - | proof - | ||
Línea 323: | Línea 358: | ||
qed | qed | ||
− | -- "davoremar juacorvic" | + | -- "davoremar juacorvic jeshorcob carvelcab" |
− | |||
corollary "factI n = factR n" | corollary "factI n = factR n" | ||
proof - | proof - | ||
Línea 354: | Línea 388: | ||
------------------------------------------------------------------ *} | ------------------------------------------------------------------ *} | ||
− | -- "davoremar marnajgom" | + | -- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab" |
− | |||
fun amplia :: "'a list ⇒ 'a ⇒ 'a list" where | fun amplia :: "'a list ⇒ 'a ⇒ 'a list" where | ||
− | "amplia [] y = [y]" | + | "amplia [] y = [y]" |
| "amplia (x#xs) y = x # (amplia xs y)" | | "amplia (x#xs) y = x # (amplia xs y)" | ||
Línea 367: | Línea 400: | ||
------------------------------------------------------------------- *} | ------------------------------------------------------------------- *} | ||
− | -- "davoremar" | + | -- "davoremar carvelcab" |
− | |||
lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | ||
by (induct xs) auto | by (induct xs) auto | ||
− | -- "juacorvic" (*Añado esquema intermedio*) | + | -- "juacorvic" (* Añado esquema intermedio *) |
lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | ||
proof (induct xs) | proof (induct xs) | ||
− | show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp | + | show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp |
next | next | ||
fix a xs | fix a xs | ||
Línea 382: | Línea 414: | ||
qed | qed | ||
− | -- "davoremar marnajgom" | + | -- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab" |
− | |||
lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | ||
proof (induct xs) | proof (induct xs) | ||
Línea 392: | Línea 423: | ||
have "amplia (x#xs) y = x # amplia xs y" by simp | have "amplia (x#xs) y = x # amplia xs y" by simp | ||
also have "... = x # (xs @ [y])" using HI by simp | also have "... = x # (xs @ [y])" using HI by simp | ||
− | also have "... = (x#xs) @ [y]" by simp (*Pedrosrei: prescindible *) | + | also have "... = (x#xs) @ [y]" by simp (* Pedrosrei: prescindible *) |
finally show "amplia (x#xs) y = (x#xs) @ [y]" by simp | finally show "amplia (x#xs) y = (x#xs) @ [y]" by simp | ||
qed | qed | ||
− | (*Pedrosrei: las variables son mudas. Da igual 'a' que 'x', del mismo modo que da igual en papel el nombre de | + | (* Pedrosrei: las variables son mudas. Da igual 'a' que 'x', del mismo |
− | la incógnita. Puedes usar 'incognitabonita' y sigue siendo lo mismo *) | + | modo que da igual en papel el nombre de la incógnita. Puedes usar |
− | -- "juacorvic" (* Demostración idéntica a 'davoremar' pero el sistema me sugirió usar 'a' en vez de 'x' *) | + | 'incognitabonita' y sigue siendo lo mismo *) |
+ | |||
+ | -- "juacorvic" | ||
+ | (* Demostración idéntica a 'davoremar' pero el sistema me sugirió usar | ||
+ | 'a' en vez de 'x' *) | ||
lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | lemma "amplia xs y = xs @ [y]" | ||
proof (induct xs) | proof (induct xs) | ||
− | show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp | + | show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp |
next | next | ||
fix a xs | fix a xs | ||
Línea 410: | Línea 445: | ||
finally show "amplia (a # xs) y = (a # xs) @ [y]" by simp | finally show "amplia (a # xs) y = (a # xs) @ [y]" by simp | ||
qed | qed | ||
− | |||
end | end | ||
</source> | </source> |
Revisión actual del 10:30 9 sep 2018
header {* R3: Razonamiento sobre programas en Isabelle/HOL *}
theory R3
imports Main
begin
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 1. Definir la función
sumaImpares :: nat ⇒ nat
tal que (sumaImpares n) es la suma de los n primeros números
impares. Por ejemplo,
sumaImpares 5 = 25
------------------------------------------------------------------ *}
-- "davoremar juacorvic jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
fun sumaImpares :: "nat ⇒ nat" where
"sumaImpares 0 = 0"
| "sumaImpares (Suc n) = (2*n+1) + sumaImpares n"
-- "marnajgom"
fun sumaImpares2 :: "nat ⇒ nat" where
"sumaImpares2 0 = 0"
| "sumaImpares2 (Suc n) = (Suc n) + n + sumaImpares2 n"
-- "jeshorcob"
fun sumaImpares3 :: "nat ⇒ nat" where
"sumaImpares3 n = foldr (λ x y. y + (2 * x) + 1) (upt 0 n) 0"
(* Esta definición en principio es más eficiente pero a la hora de
demostrar se complica todo. Estaría bien si en clase pudieramos
explicar si se puede demostrar el lema usando esta definición de
manera sencilla o explicar un poco cómo iría la prueba *)
value "sumaImpares 5" -- "= 25"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 2. Demostrar que
sumaImpares n = n*n
------------------------------------------------------------------- *}
(* Pedrosrei: lo dejo de menos a más estructurado *)
lemma "sumaImpares n = n*n"
apply (induct n)
apply auto
done
-- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab"
lemma "sumaImpares n = n*n"
by (induct n) auto
lemma "sumaImpares n = n*n"
proof (induct n)
show "sumaImpares 0 = 0 * 0" by simp
next
fix n
assume HI: "sumaImpares n = n * n"
thus "sumaImpares (Suc n) = Suc n * Suc n" by simp
qed
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
lemma "sumaImpares n = n*n"
proof (induct n)
show "sumaImpares 0 = 0 * 0" by simp
next
fix n
assume HI: "sumaImpares n = n*n"
have "sumaImpares (Suc n) = sumaImpares n + (2*n + 1)" by simp
also have "... = n*n + 2*n + 1" using HI by simp
also have "... = (n + 1) * (n + 1)" by simp
finally show "sumaImpares (Suc n) = Suc n * Suc n" by simp
qed
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 3. Definir la función
sumaPotenciasDeDosMasUno :: nat ⇒ nat
tal que
(sumaPotenciasDeDosMasUno n) = 1 + 2^0 + 2^1 + 2^2 + ... + 2^n.
Por ejemplo,
sumaPotenciasDeDosMasUno 3 = 16
------------------------------------------------------------------ *}
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
fun sumaPotenciasDeDosMasUno :: "nat ⇒ nat" where
"sumaPotenciasDeDosMasUno 0 = 2"
| "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n) + sumaPotenciasDeDosMasUno n"
value "sumaPotenciasDeDosMasUno 3" -- "= 16"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 4. Demostrar que
sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)
------------------------------------------------------------------- *}
-- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab"
lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)"
by (induct n) auto
-- "jeshorcob"
lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)"
proof (induct n)
show "sumaPotenciasDeDosMasUno 0 = 2^(0+1)" by simp
next
fix n
assume HI: "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)"
thus "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n + 1)" by simp
qed
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
lemma "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)"
proof (induct n)
show "sumaPotenciasDeDosMasUno 0 = 2^(0+1)" by simp
next
fix n
assume HI: "sumaPotenciasDeDosMasUno n = 2^(n+1)"
have "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) =
sumaPotenciasDeDosMasUno n + 2^(Suc n)" by simp
also have "... = 2^(n+1) + 2^(Suc n)" using HI by simp
also have "... = 2^(Suc n + 1)" by simp
finally show "sumaPotenciasDeDosMasUno (Suc n) = 2^(Suc n + 1)"
by simp
qed
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 5. Definir la función
copia :: nat ⇒ 'a ⇒ 'a list
tal que (copia n x) es la lista formado por n copias del elemento
x. Por ejemplo,
copia 3 x = [x,x,x]
------------------------------------------------------------------ *}
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
fun copia :: "nat ⇒ 'a ⇒ 'a list" where
"copia 0 x = []"
| "copia (Suc n) x = x # copia n x"
value "copia 3 x" -- "= [x,x,x]"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 6. Definir la función
todos :: ('a ⇒ bool) ⇒ 'a list ⇒ bool
tal que (todos p xs) se verifica si todos los elementos de xs cumplen
la propiedad p. Por ejemplo,
todos (λx. x>(1::nat)) [2,6,4] = True
todos (λx. x>(2::nat)) [2,6,4] = False
Nota: La conjunción se representa por ∧
----------------------------------------------------------------- *}
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom danrodcha carvelcab"
fun todos :: "('a ⇒ bool) ⇒ 'a list ⇒ bool" where
"todos p [] = True"
| "todos p (x#xs) = ((p x) ∧ (todos p xs))"
(* jeshorcob: me gustaría saber por qué es necesario poner el paréntesis
en la definición(2) *)
(* Pedrosrei: porque aunque están predefinidas las prioridades entre la
suma y el producto en los cuerpos y anillos más comunes, la conjunción
y la igualdad no tienen definida esa prioridad*)
value "todos (λx. x>(1::nat)) [2,6,4]" -- "= True"
value "todos (λx. x>(2::nat)) [2,6,4]" -- "= False"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 7. Demostrar que todos los elementos de (copia n x) son
iguales a x.
------------------------------------------------------------------- *}
-- "davoremar juacorvic jeshorcob danrodcha carvelcab"
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)"
by (induct n) auto
-- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom"
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)"
proof (induct n)
show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp
next
fix n
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)"
have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) =
todos (λy. y=x) (x#(copia n x))" by simp
also have "... = todos (λy. y=x) (copia n x)" by simp
finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp
qed
-- "juacorvic jeshorcob"
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)"
proof (induct n)
show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp
fix n
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)"
thus "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" by simp
qed
-- "juacorvic"
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)"
proof (induct n)
show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp
next
fix n
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)"
have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) =
todos (λy. y=x) (x # (copia n x))" by simp
also have "...= todos (λy. y=x)[x]" using HI by simp
finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x)" using HI by simp
qed
-- "danrodcha carvelcab"
lemma "todos (λy. y=x) (copia n x)"
proof (induct n)
show "todos (λy. y=x) (copia 0 x)" by simp
next
fix n
assume HI: "todos (λy. y=x) (copia n x)"
have "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) = todos (λy. y=x) (x#(copia n x))" by (simp only: copia.simps)
also have "... = (((λy. y=x) x) ∧ (todos (λy. y=x) (x#(copia n x))))" by simp
also have "... = (todos (λy. y=x) (copia n x))" using HI by simp
also have "... = True" using HI by simp
finally show "todos (λy. y=x) (copia (Suc n) x) " by simp
qed
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 8. Definir la función
factR :: nat ⇒ nat
tal que (factR n) es el factorial de n. Por ejemplo,
factR 4 = 24
------------------------------------------------------------------ *}
-- "davoremar juacorvic marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab"
fun factR :: "nat ⇒ nat" where
"factR 0 = 1"
| "factR (Suc n) = (Suc n) * factR n"
value "factR 4" -- "= 24"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 9. Se considera la siguiente definición iterativa de la
función factorial
factI :: "nat ⇒ nat" where
factI n = factI' n 1
factI' :: nat ⇒ nat ⇒ nat" where
factI' 0 x = x
factI' (Suc n) x = factI' n (Suc n)*x
Demostrar que, para todo n y todo x, se tiene
factI' n x = x * factR n
------------------------------------------------------------------- *}
fun factI' :: "nat ⇒ nat ⇒ nat" where
"factI' 0 x = x"
| "factI' (Suc n) x = factI' n (Suc n)*x"
fun factI :: "nat ⇒ nat" where
"factI n = factI' n 1"
value "factI 4" -- "= 24"
-- "davoremar jeshorcob domcadgom"
lemma fact1: "factI' n x = x* factR n"
by (induct n arbitrary: x) auto
(* juacorvic: ¿Por que tenemos que indicar arbitrary:x? *)
(* Pedrosrei: no tienes que hacerlo como resulta de mi ejemplo o las
correcciones que he indicado en el tuyo. En este caso concreto
totalmente automatizado es porque posees dos variables y tienes que
decirle qué hacer con cada una. En una haces la inducción pero la otra
la dejas sin tocar, o como solemos decir: "sea un x cualquiera..." *)
-- "davoremar jeshorcob domcadgom carvelcab"
lemma fact: "factI' n x = x * factR n"
proof (induct n arbitrary: x)
show "⋀x. factI' 0 x = x * factR 0" by simp
next
fix n x
assume HI: "⋀x. factI' n x = x * factR n"
have "factI' (Suc n) x = factI' n (Suc n)*x" by simp
also have "... = x * factI' n (Suc n)" by simp
also have "... = x * ((Suc n) * factR n)" using HI by simp
also have "... = x * factR (Suc n)" by simp
finally show "factI' (Suc n) x = x * factR (Suc n)" by simp
qed
(* marnajgom: no entiendo el paso
"also have "... = x * factI' n (Suc n)" by simp"
¿Por qué no sacas fuera (Suc n)*x, sólo sacas x? *)
(* Pedrosrei: También podemos prescindir de arbitrary x *)
lemma fact2: "factI' n x = x * factR n"
proof (induct n)
show "factI' 0 x = x * factR 0" by simp
next
fix n
assume HI: "factI' n x = x * factR n"
show "factI' (Suc n) x = x * factR (Suc n)"
proof -
have "factI' (Suc n) x = (factI' n (Suc n))*x" by simp
also have " ... = ((Suc n) * factR n) * x" using HI fact by simp
-- "Si usamos auto: finally show ?thesis by auto "
also have " ... = x * factR (Suc n)" by simp
finally show ?thesis .
qed
qed
(* Pedrosrei: no resuelve finally debido a la conjunción grande que
emplea isabelle para indicarte un "para todo de cualquier conjunto"
(en realidad es la conjunción de conjuntos, creo recordar). Si quieres
poner un para todo recurre a ! ó \forall. Si sólo has puesto lo que te
ha indicado la máquina, quería indicarte un valor cualquiera, vamos,
lo que fijas con "arbitrary".
Sólo tienes que eliminar los ⋀ de la prueba y añadirle un paso
intermedio con la regla adecuada (usa find_theorem y el nombre que
crees que tendrá) entre el also have último y el finally para que vea
la igualdad de derecha a izquierda y listo. También puedes emplear "by
arith" para estas cosas tan sencillas y no tener que irte a la regla
exacta de la aritmética (que no siempre es fácil).
*)
-- "juacorvic"
(* Se intenta demostración en sentido inverso:
x * factR n = factI' n x
No resuelve finally *)
lemma "x * factR n = factI' n x "
proof (induct n)
show "⋀x. x * factR 0 = factI' 0 x" by simp
next
fix n
assume HI: "⋀x. x * factR n = factI' n x "
have "x * factR (Suc n) = x * (factR n * (Suc n))" by simp
also have "... = x * ((Suc n) * factR n)" by simp
also have "... = x * (factI' n (Suc n))" using HI by simp
also have "... = factI' (Suc n) x" by simp
finally show "x * factR (Suc n) = factI' (Suc n) x" by simp
qed
oops
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 10. Demostrar que
factI n = factR n
------------------------------------------------------------------- *}
-- "davoremar juacorvic jeshorcob domcadgom"
corollary "factI n = factR n"
by (simp add: fact)
-- "juacorvic"
corollary "factI n = factR n"
proof -
show "factI n = factR n" by (simp add:fact)
qed
-- "davoremar juacorvic jeshorcob carvelcab"
corollary "factI n = factR n"
proof -
have "factI n = factI' n 1" by simp
also have "... = 1 * factR n" by (simp add: fact)
finally show "factI n = factR n" by simp
qed
-- "marnajgom"
corollary "factI n = factR n"
proof (induct n)
show "factI 0 = factR 0" by simp
next
fix n
assume HI:"factI n = factR n"
have "factI (Suc n) = factI' (Suc n) 1" by simp
also have "... = factI' n (Suc n)*1" by simp
also have "... = (Suc n)*1 * factR n" using fact by simp
also have "... = (Suc n) * factR n" by simp
finally show "factI (Suc n) = factR (Suc n)" by simp
qed
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 11. Definir, recursivamente y sin usar (@), la función
amplia :: 'a list ⇒ 'a ⇒ 'a list
tal que (amplia xs y) es la lista obtenida añadiendo el elemento y al
final de la lista xs. Por ejemplo,
amplia [d,a] t = [d,a,t]
------------------------------------------------------------------ *}
-- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab"
fun amplia :: "'a list ⇒ 'a ⇒ 'a list" where
"amplia [] y = [y]"
| "amplia (x#xs) y = x # (amplia xs y)"
value "amplia [d,a] t" -- "= [d,a,t]"
text {* ---------------------------------------------------------------
Ejercicio 12. Demostrar que
amplia xs y = xs @ [y]
------------------------------------------------------------------- *}
-- "davoremar carvelcab"
lemma "amplia xs y = xs @ [y]"
by (induct xs) auto
-- "juacorvic" (* Añado esquema intermedio *)
lemma "amplia xs y = xs @ [y]"
proof (induct xs)
show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp
next
fix a xs
assume HI: "amplia xs y = xs @ [y]"
thus "amplia (a # xs) y = (a # xs) @ [y]" by simp
qed
-- "davoremar marnajgom jeshorcob domcadgom carvelcab"
lemma "amplia xs y = xs @ [y]"
proof (induct xs)
show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp
next
fix x xs
assume HI: "amplia xs y = xs @ [y]"
have "amplia (x#xs) y = x # amplia xs y" by simp
also have "... = x # (xs @ [y])" using HI by simp
also have "... = (x#xs) @ [y]" by simp (* Pedrosrei: prescindible *)
finally show "amplia (x#xs) y = (x#xs) @ [y]" by simp
qed
(* Pedrosrei: las variables son mudas. Da igual 'a' que 'x', del mismo
modo que da igual en papel el nombre de la incógnita. Puedes usar
'incognitabonita' y sigue siendo lo mismo *)
-- "juacorvic"
(* Demostración idéntica a 'davoremar' pero el sistema me sugirió usar
'a' en vez de 'x' *)
lemma "amplia xs y = xs @ [y]"
proof (induct xs)
show "amplia [] y = [] @ [y]" by simp
next
fix a xs
assume HI: "amplia xs y = xs @ [y]"
have "amplia (a # xs) y = a # (amplia xs y) " by simp
also have "... = a # (xs @ [y])" using HI by simp
also have "... = (a # xs) @ [y]" by simp
finally show "amplia (a # xs) y = (a # xs) @ [y]" by simp
qed
end