Producto de potencias de la misma base en monoides

En los monoides se define la potencia con exponentes naturales. En Lean la potencia x^n se se caracteriza por los siguientes lemas:

Demostrar con Lean4 que si \(M\) es un monoide, \(x ∈ M\) y \(m, n ∈ ℕ\), entonces
\[ x^{m + n} = x^m x^n \]

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Por inducción en \(m\).

Base:
\begin{align}
x^{0 + n} &= x^n \\
&= 1 · x^n \\
&= x^0 · x^n &&\text{[por pow_zero]}
\end{align}

Paso: Supongamos que
\[ x^{m + n} = x^m x^n \tag{HI} \]
Entonces
\begin{align}
x^{(m+1) + n} &= x^{(m + n) + 1} \\
&= x · x^{m + n} &&\text{[por pow_succ]} \\
&= x · (x^m · x^n) &&\text{[por HI]} \\
&= (x · x^m) · x^n \\
&= x^{m+1} · x^n &&\text{[por pow_succ]}
\end{align}

2. Demostraciones con Lean4

Se puede interactuar con las demostraciones anteriores en Lean 4 Web.

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

Escribe un comentario