Si M es un monoide, a ∈ M y m, n ∈ ℕ, entonces a^(m·n) = (a^m)^n

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

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Por inducción en \(n\).

Caso base: Supongamos que \(n = 0\). Entonces,
\begin{align}
a^{m·0} &= a^0 \\
&= 1 &&\text{[por pow_zero]} \\
&= (a^m)^0 &&\text{[por pow_zero]}
\end{align}

Paso de indución: Supogamos que se verifica para \(n\); es decir,
\[ a^{m·n} = (a^m)^n \tag{HI} \]
Entonces,
\begin{align}
a^{m·(n+1)} &= a^{m·n + m} \\
&= a^{m·n}·a^m \\
&= (a^m)^n·a^m &&\text{[por HI]} \\
&= (a^m)^{n+1} &&\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

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