Theorem Proving in Lean. Finish exercises 5.
parent
497d2cbe5d
commit
7a0c03cdd4
|
@ -149,41 +149,38 @@ example : (∃ x : α, r) → r :=
|
||||||
|
|
||||||
example (a : α) : r → (∃ x : α, r) :=
|
example (a : α) : r → (∃ x : α, r) :=
|
||||||
assume hr,
|
assume hr,
|
||||||
exists.intro a hr
|
⟨a, hr⟩
|
||||||
|
|
||||||
example : (∃ x, p x ∧ r) ↔ (∃ x, p x) ∧ r :=
|
example : (∃ x, p x ∧ r) ↔ (∃ x, p x) ∧ r :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume ⟨hx, ⟨hp, hr⟩⟩, ⟨exists.intro hx hp, hr⟩)
|
(assume ⟨hx, ⟨hp, hr⟩⟩, ⟨⟨hx, hp⟩, hr⟩)
|
||||||
(assume ⟨⟨hx, hp⟩, hr⟩, exists.intro hx ⟨hp, hr⟩)
|
(assume ⟨⟨hx, hp⟩, hr⟩, ⟨hx, ⟨hp, hr⟩⟩)
|
||||||
|
|
||||||
example : (∃ x, p x ∨ q x) ↔ (∃ x, p x) ∨ (∃ x, q x) :=
|
example : (∃ x, p x ∨ q x) ↔ (∃ x, p x) ∨ (∃ x, q x) :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume ⟨hx, hpq⟩, hpq.elim
|
(assume ⟨hx, hpq⟩, hpq.elim
|
||||||
(assume hp, or.inl (exists.intro hx hp))
|
(assume hp, or.inl (⟨hx, hp⟩))
|
||||||
(assume hq, or.inr (exists.intro hx hq)))
|
(assume hq, or.inr (⟨hx, hq⟩)))
|
||||||
(assume h, h.elim
|
(assume h, h.elim
|
||||||
(assume ⟨hx, hp⟩, exists.intro hx (or.inl hp))
|
(assume ⟨hx, hp⟩, ⟨hx, or.inl hp⟩)
|
||||||
(assume ⟨hx, hq⟩, exists.intro hx (or.inr hq)))
|
(assume ⟨hx, hq⟩, ⟨hx, or.inr hq⟩))
|
||||||
|
|
||||||
example : (∀ x, p x) ↔ ¬ (∃ x, ¬ p x) :=
|
example : (∀ x, p x) ↔ ¬ (∃ x, ¬ p x) :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume h ⟨hx, np⟩, np (h hx))
|
(assume h ⟨hx, np⟩, np (h hx))
|
||||||
(assume h hx, classical.by_contradiction (
|
(assume h hx, classical.by_contradiction (assume np, h ⟨hx, np⟩))
|
||||||
assume np,
|
|
||||||
h (exists.intro hx np)
|
|
||||||
))
|
|
||||||
|
|
||||||
example : (∃ x, p x) ↔ ¬ (∀ x, ¬ p x) :=
|
example : (∃ x, p x) ↔ ¬ (∀ x, ¬ p x) :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume ⟨hx, hp⟩ h, absurd hp (h hx))
|
(assume ⟨hx, hp⟩ h, absurd hp (h hx))
|
||||||
(assume h, classical.by_contradiction (
|
(assume h, classical.by_contradiction (
|
||||||
assume h',
|
assume h',
|
||||||
h (λ (x : α), assume hp, h' (exists.intro x hp))
|
h (λ (x : α), assume hp, h' ⟨x, hp⟩)
|
||||||
))
|
))
|
||||||
|
|
||||||
example : (¬ ∃ x, p x) ↔ (∀ x, ¬ p x) :=
|
example : (¬ ∃ x, p x) ↔ (∀ x, ¬ p x) :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume h hx hp, h (exists.intro hx hp))
|
(assume h hx hp, h ⟨hx, hp⟩)
|
||||||
(assume h ⟨hx, hp⟩, absurd hp (h hx))
|
(assume h ⟨hx, hp⟩, absurd hp (h hx))
|
||||||
|
|
||||||
lemma forall_negation : (¬ ∀ x, p x) ↔ (∃ x, ¬ p x) :=
|
lemma forall_negation : (¬ ∀ x, p x) ↔ (∃ x, ¬ p x) :=
|
||||||
|
@ -192,7 +189,7 @@ lemma forall_negation : (¬ ∀ x, p x) ↔ (∃ x, ¬ p x) :=
|
||||||
assume h',
|
assume h',
|
||||||
h (λ (x : α), classical.by_contradiction (
|
h (λ (x : α), classical.by_contradiction (
|
||||||
assume np,
|
assume np,
|
||||||
h' (exists.intro x np)
|
h' ⟨x, np⟩
|
||||||
))
|
))
|
||||||
))
|
))
|
||||||
(assume ⟨hx, np⟩ h, absurd (h hx) np)
|
(assume ⟨hx, np⟩ h, absurd (h hx) np)
|
||||||
|
@ -209,21 +206,21 @@ example (a : α) : (∃ x, p x → r) ↔ (∀ x, p x) → r :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume ⟨hx, hp⟩ h, hp (h hx))
|
(assume ⟨hx, hp⟩ h, hp (h hx))
|
||||||
(assume h₁, or.elim (classical.em (∀ x, p x))
|
(assume h₁, or.elim (classical.em (∀ x, p x))
|
||||||
(assume h₂, exists.intro a (assume hp, h₁ h₂))
|
(assume h₂, ⟨a, assume hp, h₁ h₂⟩)
|
||||||
(assume h₂,
|
(assume h₂,
|
||||||
have h₃ : (∃ x, ¬p x), from iff.elim_left (forall_negation α p) h₂,
|
have h₃ : (∃ x, ¬p x), from iff.elim_left (forall_negation α p) h₂,
|
||||||
match h₃ with
|
match h₃ with
|
||||||
⟨hx, hp⟩ := exists.intro hx (assume hp', absurd hp' hp)
|
⟨hx, hp⟩ := ⟨hx, (assume hp', absurd hp' hp)⟩
|
||||||
end))
|
end))
|
||||||
|
|
||||||
example (a : α) : (∃ x, r → p x) ↔ (r → ∃ x, p x) :=
|
example (a : α) : (∃ x, r → p x) ↔ (r → ∃ x, p x) :=
|
||||||
iff.intro
|
iff.intro
|
||||||
(assume ⟨hx, hrp⟩ hr, exists.intro hx (hrp hr))
|
(assume ⟨hx, hrp⟩ hr, ⟨hx, hrp hr⟩)
|
||||||
(assume h, or.elim (classical.em r)
|
(assume h, or.elim (classical.em r)
|
||||||
(assume hr, match h hr with
|
(assume hr, match h hr with
|
||||||
⟨hx, hp⟩ := exists.intro hx (assume hr, hp)
|
⟨hx, hp⟩ := ⟨hx, (assume hr, hp)⟩
|
||||||
end)
|
end)
|
||||||
(assume nr, exists.intro a (assume hr, absurd hr nr)))
|
(assume nr, ⟨a, (assume hr, absurd hr nr)⟩))
|
||||||
|
|
||||||
end ex_5
|
end ex_5
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -0,0 +1,499 @@
|
||||||
|
/- Exercises 5.8
|
||||||
|
-
|
||||||
|
- Avigad, Jeremy. ‘Theorem Proving in Lean’, n.d.
|
||||||
|
-/
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||||||
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|
||||||
|
import tactic.rcases
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Exercise 1
|
||||||
|
--
|
||||||
|
-- Go back to the exercises in Chapter 3 and Chapter 4 and redo as many as you
|
||||||
|
-- can now with tactic proofs, using also `rw` and `simp` as appropriate.
|
||||||
|
section ex_1_3_1
|
||||||
|
|
||||||
|
variables p q r : Prop
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Commutativity of ∧ and ∨
|
||||||
|
example : p ∧ q ↔ q ∧ p :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨p, q⟩, exact ⟨q, p⟩ },
|
||||||
|
{ rintro ⟨q, p⟩, exact ⟨p, q⟩ },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∨ q ↔ q ∨ p :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro (p | q),
|
||||||
|
{ exact or.inr p },
|
||||||
|
{ exact or.inl q },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintro (q | p),
|
||||||
|
{ exact or.inr q },
|
||||||
|
{ exact or.inl p },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Associativity of ∧ and ∨
|
||||||
|
example : (p ∧ q) ∧ r ↔ p ∧ (q ∧ r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨⟨p, q⟩, r⟩, exact ⟨p, q, r⟩ },
|
||||||
|
{ rintro ⟨p, q, r⟩, exact ⟨⟨p, q⟩, r⟩ },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (p ∨ q) ∨ r ↔ p ∨ (q ∨ r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ((p | q) | r),
|
||||||
|
{ exact or.inl p },
|
||||||
|
{ exact or.inr (or.inl q) },
|
||||||
|
{ exact or.inr (or.inr r) },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintro (p | q | r),
|
||||||
|
{ exact or.inl (or.inl p) },
|
||||||
|
{ exact or.inl (or.inr q) },
|
||||||
|
{ exact or.inr r },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Distributivity
|
||||||
|
example : p ∧ (q ∨ r) ↔ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨p, (q | r)⟩,
|
||||||
|
{ exact or.inl ⟨p, q⟩ },
|
||||||
|
{ exact or.inr ⟨p, r⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintro (⟨p, q⟩ | ⟨p, r⟩),
|
||||||
|
{ exact ⟨p, or.inl q⟩ },
|
||||||
|
{ exact ⟨p, or.inr r⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∨ (q ∧ r) ↔ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro (p | ⟨q, r⟩),
|
||||||
|
{ exact ⟨or.inl p, or.inl p⟩ },
|
||||||
|
{ exact ⟨or.inr q, or.inr r⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintro ⟨(p | q), (p | r)⟩;
|
||||||
|
exact or.inl p <|> exact or.inr ⟨q, r⟩,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Other properties
|
||||||
|
example : (p → (q → r)) ↔ (p ∧ q → r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintros h ⟨hp, hq⟩, exact h hp hq },
|
||||||
|
{ intros h hp hq, exact h ⟨hp, hq⟩ },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ((p ∨ q) → r) ↔ (p → r) ∧ (q → r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intros h₁,
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro p, exact h₁ (or.inl p) },
|
||||||
|
{ intro q, exact h₁ (or.inr q) },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintros ⟨hp, hq⟩ h,
|
||||||
|
apply or.elim h,
|
||||||
|
{ intro p, exact hp p },
|
||||||
|
{ intro q, exact hq q },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬(p ∨ q) ↔ ¬p ∧ ¬q :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro h,
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro hp, apply h, exact or.inl hp },
|
||||||
|
{ intro hq, apply h, exact or.inr hq },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintros ⟨np, nq⟩ (p | q),
|
||||||
|
{ apply np, assumption },
|
||||||
|
{ apply nq, assumption },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬p ∨ ¬q → ¬(p ∧ q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro (np | nq) ⟨hp, hq⟩,
|
||||||
|
{ apply np, assumption },
|
||||||
|
{ apply nq, assumption },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬(p ∧ ¬p) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro ⟨hp, np⟩,
|
||||||
|
exact absurd hp np
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∧ ¬q → ¬(p → q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro ⟨hp, nq⟩ hpq,
|
||||||
|
apply nq,
|
||||||
|
exact hpq hp
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬p → (p → q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intros np hp,
|
||||||
|
exact absurd hp np,
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (¬p ∨ q) → (p → q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintros (np | hq) hp,
|
||||||
|
{ exact absurd hp np },
|
||||||
|
{ exact hq },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∨ false ↔ p :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro (hp | hf),
|
||||||
|
{ exact hp },
|
||||||
|
{ exact false.elim hf },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ intro hp,
|
||||||
|
exact or.inl hp,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∧ false ↔ false :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨hp, hf⟩, assumption },
|
||||||
|
{ intro hf, exact false.elim hf },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (p → q) → (¬q → ¬p) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro hpq nq hp,
|
||||||
|
apply nq,
|
||||||
|
exact absurd (hpq hp) nq,
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_3_1
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_3_2
|
||||||
|
|
||||||
|
open classical
|
||||||
|
|
||||||
|
variables p q r s : Prop
|
||||||
|
|
||||||
|
example (hp : p) : (p → r ∨ s) → ((p → r) ∨ (p → s)) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro h,
|
||||||
|
apply or.elim (h hp),
|
||||||
|
{ intro hr, exact or.inl (assume hp, hr) },
|
||||||
|
{ intro hs, exact or.inr (assume hp, hs) }
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬(p ∧ q) → ¬p ∨ ¬q :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro h₁,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em p),
|
||||||
|
{ intro hp,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em q),
|
||||||
|
{ assume hq, exact false.elim (h₁ ⟨hp, hq⟩) },
|
||||||
|
{ assume nq, exact or.inr nq },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ intro np,
|
||||||
|
exact or.inl np,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : ¬(p → q) → p ∧ ¬q :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro h₁,
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ by_contradiction np, apply h₁, intro hp, exact absurd hp np },
|
||||||
|
{ intro hq, apply h₁, intro hp, exact hq },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (p → q) → (¬p ∨ q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro hpq,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em p),
|
||||||
|
{ assume hp, exact or.inr (hpq hp) },
|
||||||
|
{ assume np, exact or.inl np },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (¬q → ¬p) → (p → q) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intros hqp hp,
|
||||||
|
by_contradiction nq,
|
||||||
|
exact absurd hp (hqp nq),
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : p ∨ ¬p :=
|
||||||
|
by apply classical.em
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (((p → q) → p) → p) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro h,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em p),
|
||||||
|
{ intro hp, assumption },
|
||||||
|
{ intro np, apply h, intro hp, exact absurd hp np },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_3_2
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_3_3
|
||||||
|
|
||||||
|
variable p : Prop
|
||||||
|
|
||||||
|
example (hp : p) : ¬(p ↔ ¬p) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro h₁,
|
||||||
|
cases h₁ with h₂,
|
||||||
|
exact absurd hp (h₂ hp),
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_3_3
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_4_1
|
||||||
|
|
||||||
|
variables (α : Type*) (p q : α → Prop)
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x ∧ q x) ↔ (∀ x, p x) ∧ (∀ x, q x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro h,
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro hx, exact and.left (h hx) },
|
||||||
|
{ intro hx, exact and.right (h hx) },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ intros h hx,
|
||||||
|
have hl : ∀ (x : α), p x, from and.left h,
|
||||||
|
have hr : ∀ (x : α), q x, from and.right h,
|
||||||
|
exact ⟨hl hx, hr hx⟩
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x → q x) → (∀ x, p x) → (∀ x, q x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intros h₁ h₂ hx,
|
||||||
|
exact h₁ hx (h₂ hx)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x) ∨ (∀ x, q x) → ∀ x, p x ∨ q x :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro (h₁ | h₂),
|
||||||
|
{ intro hx, exact or.inl (h₁ hx) },
|
||||||
|
{ intro hx, exact or.inr (h₂ hx) },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_4_1
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_4_2
|
||||||
|
|
||||||
|
variables (α : Type*) (p q : α → Prop)
|
||||||
|
variable r : Prop
|
||||||
|
|
||||||
|
example : α → ((∀ x : α, r) ↔ r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro hα,
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro hαr, apply hαr, exact hα },
|
||||||
|
{ intros hr hα, exact hr },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
section
|
||||||
|
|
||||||
|
open classical
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x ∨ r) ↔ (∀ x, p x) ∨ r :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro h₁,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em r),
|
||||||
|
{ intro hr, exact or.inr hr },
|
||||||
|
{ intro nr,
|
||||||
|
exact or.inl begin
|
||||||
|
intro hx,
|
||||||
|
have h₂ : p hx ∨ r, from h₁ hx,
|
||||||
|
apply or.elim h₂,
|
||||||
|
{ intro hp, exact hp },
|
||||||
|
{ intro hr, exact absurd hr nr },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
},
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ assume h₁ hx,
|
||||||
|
apply or.elim h₁,
|
||||||
|
{ assume h₂, exact or.inl (h₂ hx) },
|
||||||
|
{ assume hr, exact or.inr hr },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, r → p x) ↔ (r → ∀ x, p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intros h hr hx, exact h hx hr },
|
||||||
|
{ intros h hx hr, exact h hr hx },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_4_2
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_4_3
|
||||||
|
|
||||||
|
open classical
|
||||||
|
|
||||||
|
variables (men : Type*) (barber : men)
|
||||||
|
variable (shaves : men → men → Prop)
|
||||||
|
|
||||||
|
example (h : ∀ x : men, shaves barber x ↔ ¬ shaves x x) :
|
||||||
|
false :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em (shaves barber barber)),
|
||||||
|
{ intro hb,
|
||||||
|
apply iff.elim_left (h barber) hb,
|
||||||
|
exact hb,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ intro nb,
|
||||||
|
have s, from iff.elim_right (h barber) nb,
|
||||||
|
exact absurd s nb
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_4_3
|
||||||
|
|
||||||
|
section ex_1_4_5
|
||||||
|
|
||||||
|
open classical
|
||||||
|
|
||||||
|
variables (α : Type*) (p q : α → Prop)
|
||||||
|
variables r s : Prop
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∃ x : α, r) → r :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
rintro ⟨hx, hr⟩,
|
||||||
|
exact hr,
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example (a : α) : r → (∃ x : α, r) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
intro hr,
|
||||||
|
exact ⟨a, hr⟩
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∃ x, p x ∧ r) ↔ (∃ x, p x) ∧ r :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨hx, ⟨hp, hr⟩⟩, exact ⟨⟨hx, hp⟩, hr⟩ },
|
||||||
|
{ rintro ⟨⟨hx, hp⟩, hr⟩, exact ⟨hx, ⟨hp, hr⟩⟩ },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∃ x, p x ∨ q x) ↔ (∃ x, p x) ∨ (∃ x, q x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨hx, (hp | hq)⟩,
|
||||||
|
{ exact or.inl ⟨hx, hp⟩ },
|
||||||
|
{ exact or.inr ⟨hx, hq⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintro (⟨hx, hp⟩ | ⟨hx, hq⟩),
|
||||||
|
{ exact ⟨hx, or.inl hp⟩ },
|
||||||
|
{ exact ⟨hx, or.inr hq⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x) ↔ ¬ (∃ x, ¬ p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintros ha ⟨hx, np⟩, exact absurd (ha hx) np },
|
||||||
|
{ intros he hx, by_contradiction np, exact he ⟨hx, np⟩ },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∃ x, p x) ↔ ¬ (∀ x, ¬ p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintro ⟨hx, hp⟩ h, exact absurd hp (h hx) },
|
||||||
|
{ intro h₁,
|
||||||
|
by_contradiction h₂,
|
||||||
|
apply h₁,
|
||||||
|
intros hx hp,
|
||||||
|
exact h₂ ⟨hx, hp⟩,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (¬ ∃ x, p x) ↔ (∀ x, ¬ p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intros h hx hp,
|
||||||
|
exact h ⟨hx, hp⟩
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintros h ⟨hx, hp⟩,
|
||||||
|
exact absurd hp (h hx)
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
lemma forall_negation : (¬ ∀ x, p x) ↔ (∃ x, ¬ p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ intro h₁,
|
||||||
|
by_contradiction h₂,
|
||||||
|
exact h₁ (λ (x : α), begin
|
||||||
|
by_contradiction np,
|
||||||
|
exact h₂ ⟨x, np⟩
|
||||||
|
end)
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ rintros ⟨hx, np⟩ h, exact absurd (h hx) np },
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (¬ ∀ x, p x) ↔ (∃ x, ¬ p x) := forall_negation α p
|
||||||
|
|
||||||
|
example : (∀ x, p x → r) ↔ (∃ x, p x) → r :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintros h ⟨hx, hp⟩, exact h hx hp },
|
||||||
|
{ intros h hx hp,
|
||||||
|
exact h ⟨hx, hp⟩
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example (a : α) : (∃ x, p x → r) ↔ (∀ x, p x) → r :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintros ⟨hx, hp⟩ h, apply hp, exact h hx },
|
||||||
|
{ intro h₁,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em (∀ x, p x)),
|
||||||
|
{ intro h₂, exact ⟨a, (assume hp, h₁ h₂)⟩ },
|
||||||
|
{ intro h₂,
|
||||||
|
have h₃ : (∃ x, ¬p x), from iff.elim_left (forall_negation α p) h₂,
|
||||||
|
exact let ⟨hx, hp⟩ := h₃ in ⟨hx, (assume hp', absurd hp' hp)⟩,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
example (a : α) : (∃ x, r → p x) ↔ (r → ∃ x, p x) :=
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
split,
|
||||||
|
{ rintros ⟨hx, h⟩ hr, exact ⟨hx, h hr⟩ },
|
||||||
|
{ intro h,
|
||||||
|
apply or.elim (classical.em r),
|
||||||
|
{ intro hr,
|
||||||
|
exact let ⟨hx, hp⟩ := h hr in ⟨hx, (assume hr, hp)⟩
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{ intro nr, exact ⟨a, (assume hr, absurd hr nr)⟩ },
|
||||||
|
},
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_1_4_5
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Exercise 2
|
||||||
|
--
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|
-- Use tactic combinators to obtain a one line proof of the following:
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||||||
|
section ex_2
|
||||||
|
|
||||||
|
example (p q r : Prop) (hp : p) : (p ∨ q ∨ r) ∧ (q ∨ p ∨ r) ∧ (q ∨ r ∨ p) :=
|
||||||
|
by simp *
|
||||||
|
|
||||||
|
end ex_2
|
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