En ℝ, min(min(a,b),c) = min(a,min(b,c))

Demostrar con Lean4 que \(a\), \(b\) y \(c\) números reales, entonces \(\min(\min(a, b), c) = \min(a, \min(b, c))\).

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

Demostración en lenguaje natural


Por la propiedad antisimétrica, la igualdad es consecuencia de las siguientes desigualdades
\begin{align}
\min(\min(a, b), c) &\leq \min(a, \min(b, c)) \tag{1} \\
\min(a, \min(b, c)) &\leq \min(\min(a, b), c) \tag{2}
\end{align}

La (1) es consecuencia de las siguientes desigualdades
\begin{align}
\min(\min(a, b), c) &\leq a \tag{1a} \\
\min(\min(a, b), c) &\leq b \tag{1b} \\
\min(\min(a, b), c) &\leq c \tag{1c}
\end{align}
En efecto, de (1b) y (1c) se obtiene
\[ \min(\min(a, b), c) \leq \min(b,c) \]
que, junto con (1a) da (1).

La (2) es consecuencia de las siguientes desigualdades
\begin{align}
\min(a, \min(b, c)) &\leq a \tag{2a} \\
\min(a, \min(b, c)) &\leq b \tag{2b} \\
\min(a, \min(b, c)) &\leq c \tag{2c}
\end{align}
En efecto, de (2a) y (2b) se obtiene
\[ \min(a, \min(b, c)) \leq \min(a, b) \]
que, junto con (2c) da (2).

La demostración de (1a) es
\[ \min(\min(a, b), c) \leq \min(a, b) \leq a \]
La demostración de (1b) es
\[ \min(\min(a, b), c) \leq \min(a, b) \leq b \]
La demostración de (2b) es
\[ \min(a, \min(b, c)) \leq \min(b, c) \leq b \]
La demostración de (2c) es
\[ \min(a, \min(b, c)) \leq \min(b, c) \leq c \]
La (1c) y (2a) son inmediatas.

Demostraciones con Lean4

Demostraciones interactivas

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

Referencias

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