Package natural-fibonacci: Fibonacci numbers

Information

name	natural-fibonacci
version	1.4
description	Fibonacci numbers
author	Joe Hurd <joe@gilith.com>
license	MIT
requires	base
show	Data.Bool Data.List Data.Pair Function Number.Natural Number.Natural.Fibonacci Relation

Files

Package tarball natural-fibonacci-1.4.tgz
Theory file natural-fibonacci.thy (included in the package tarball)

Defined Constants

Number
- Natural
  - fibonacci
  - Fibonacci
    - decode
      - decode.dest
    - encode
      - encode.find
      - encode.mk

Theorems

⊦ fibonacci 0 = 0

⊦ fibonacci 1 = 1

⊦ ∀n. decode (encode n) = n

⊦ ∀n. ∃k. n ≤ fibonacci k

⊦ ∀f p. decode.dest f p [] = 0

⊦ ∀n. encode n = encode.find n 1 0

⊦ ∀k. fibonacci k = 0 ⇔ k = 0

⊦ ∀l. decode l = decode.dest 1 0 l

⊦ ∀j k. j ≤ k ⇒ fibonacci j ≤ fibonacci k

⊦ ∀k. fibonacci (suc (suc k)) = fibonacci (suc k) + fibonacci k

⊦ ∀j. ¬(j = 1) ⇒ fibonacci j < fibonacci (suc j)

⊦ ∀n. fibonacci (n + 2) = fibonacci (n + 1) + fibonacci n

⊦ ∀n k.
decode.dest 1 0 (encode.find n (fibonacci (k + 1)) (fibonacci k)) = n

⊦ ∀j k. ¬(j = 1 ∧ k = 2) ∧ j < k ⇒ fibonacci j < fibonacci k

⊦ ∀n f p.
    encode.find n f p =
    let s ← f + p in
    if n < s then encode.mk [] n f p else encode.find n s f

⊦ ∀f p h t.
decode.dest f p (h :: t) =
let s ← f + p in let n ← decode.dest s f t in if h then s + n else n

⊦ ∀j k.
fibonacci (j + (k + 1)) =
fibonacci j * fibonacci k + fibonacci (j + 1) * fibonacci (k + 1)

⊦ ∀p. p 0 ∧ p 1 ∧ (∀n. p n ∧ p (n + 1) ⇒ p (n + 2)) ⇒ ∀n. p n

⊦ ∃f. f 0 = 0 ∧ f 1 = 1 ∧ ∀n. f (n + 2) = f (n + 1) + f n

⊦ ∀n k l.
    n < fibonacci (k + 2) ⇒
    decode.dest 1 0 (encode.mk l n (fibonacci (k + 1)) (fibonacci k)) =
    n + decode.dest (fibonacci (k + 1)) (fibonacci k) l

⊦ ∀l n f p.
    encode.mk l n f p =
    if p = 0 then l
    else if f ≤ n then encode.mk (⊤ :: l) (n - f) p (f - p)
    else encode.mk (⊥ :: l) n p (f - p)

⊦ ∀h.
(∀f g n. (∀m. m + 1 = n ∨ m + 2 = n ⇒ f m = g m) ⇒ h f n = h g n) ⇒
∃f. ∀n. f n = h f n

Input Type Operators

→
bool
Data
- List
  - list
- Pair
  - ×
Number
- Natural
  - natural

Input Constants

=
select
Data
- Bool
  - ∀
  - ∧
  - ⇒
  - ∃
  - ∃!
  - ∨
  - ¬
  - cond
  - ⊥
  - ⊤
- List
  - ::
  - []
- Pair
  - ,
Function
- id
Number
- Natural
  - *
  - +
  - -
  - <
  - ≤
  - bit0
  - bit1
  - even
  - suc
  - zero
Relation
- subrelation
- wellFounded

Assumptions

⊦ ⊤

⊦ wellFounded (<)

⊦ ¬⊥ ⇔ ⊤

⊦ ¬⊤ ⇔ ⊥

⊦ bit0 0 = 0

⊦ ∀t. t ⇒ t

⊦ ∀n. 0 ≤ n

⊦ ∀n. n ≤ n

⊦ ⊥ ⇔ ∀p. p

⊦ ∀x. id x = x

⊦ ∀n. n < suc n

⊦ ∀n. n ≤ suc n

⊦ (¬) = λp. p ⇒ ⊥

⊦ (∃) = λp. p ((select) p)

⊦ ∀t. (∀x. t) ⇔ t

⊦ ∀t. (∃x. t) ⇔ t

⊦ ∀t. (λx. t x) = t

⊦ (∀) = λp. p = λx. ⊤

⊦ ∀t. ¬¬t ⇔ t

⊦ ∀t. (⊤ ⇔ t) ⇔ t

⊦ ∀t. (t ⇔ ⊤) ⇔ t

⊦ ∀t. ⊥ ∧ t ⇔ ⊥

⊦ ∀t. ⊤ ∧ t ⇔ t

⊦ ∀t. t ∧ ⊥ ⇔ ⊥

⊦ ∀t. t ∧ ⊤ ⇔ t

⊦ ∀t. ⊥ ⇒ t ⇔ ⊤

⊦ ∀t. ⊤ ⇒ t ⇔ t

⊦ ∀t. t ⇒ ⊤ ⇔ ⊤

⊦ ∀t. ⊥ ∨ t ⇔ t

⊦ ∀t. ⊤ ∨ t ⇔ ⊤

⊦ ∀t. t ∨ ⊥ ⇔ t

⊦ ∀t. t ∨ ⊤ ⇔ ⊤

⊦ ∀n. ¬(suc n = 0)

⊦ ∀n. 0 * n = 0

⊦ ∀n. 0 + n = n

⊦ ∀m. m + 0 = m

⊦ ∀t. (⊥ ⇔ t) ⇔ ¬t

⊦ ∀t. (t ⇔ ⊥) ⇔ ¬t

⊦ ∀t. t ⇒ ⊥ ⇔ ¬t

⊦ ∀n. bit1 n = suc (bit0 n)

⊦ ∀m. 1 * m = m

⊦ ∀m n. m ≤ m + n

⊦ ∀m n. n ≤ m + n

⊦ (⇒) = λp q. p ∧ q ⇔ p

⊦ ∀t. (t ⇔ ⊤) ∨ (t ⇔ ⊥)

⊦ ∀m. suc m = m + 1

⊦ ∀n. even (suc n) ⇔ ¬even n

⊦ ∀m. m ≤ 0 ⇔ m = 0

⊦ ∀t1 t2. (if ⊥ then t1 else t2) = t2

⊦ ∀t1 t2. (if ⊤ then t1 else t2) = t1

⊦ ∀p x. p x ⇒ p ((select) p)

⊦ ∀n. 0 < n ⇔ ¬(n = 0)

⊦ ∀n. bit0 (suc n) = suc (suc (bit0 n))

⊦ ∀f y. (let x ← y in f x) = f y

⊦ ∀x y. x = y ⇔ y = x

⊦ ∀t1 t2. t1 ∨ t2 ⇔ t2 ∨ t1

⊦ ∀m n. m + n = n + m

⊦ ∀m n. m + n - m = n

⊦ ∀m n. m + n - n = m

⊦ ∀n. 2 * n = n + n

⊦ ∀m n. ¬(m < n ∧ n ≤ m)

⊦ ∀m n. ¬(m ≤ n ∧ n < m)

⊦ ∀m n. ¬(m < n) ⇔ n ≤ m

⊦ ∀m n. ¬(m ≤ n) ⇔ n < m

⊦ ∀m n. suc m ≤ n ⇔ m < n

⊦ ∀m. m = 0 ∨ ∃n. m = suc n

⊦ ∀p. (∀b. p b) ⇔ p ⊤ ∧ p ⊥

⊦ (∧) = λp q. (λf. f p q) = λf. f ⊤ ⊤

⊦ ∀p. ¬(∀x. p x) ⇔ ∃x. ¬p x

⊦ ∀p. ¬(∃x. p x) ⇔ ∀x. ¬p x

⊦ (∃) = λp. ∀q. (∀x. p x ⇒ q) ⇒ q

⊦ ∀t1 t2. ¬(t1 ⇒ t2) ⇔ t1 ∧ ¬t2

⊦ ∀m n. m + suc n = suc (m + n)

⊦ ∀m n. suc m + n = suc (m + n)

⊦ ∀m n. m < m + n ⇔ 0 < n

⊦ ∀m n. n < m + n ⇔ 0 < m

⊦ ∀m n. suc m = suc n ⇔ m = n

⊦ ∀m n. suc m ≤ suc n ⇔ m ≤ n

⊦ ∀r s. subrelation r s ∧ wellFounded s ⇒ wellFounded r

⊦ ∀t1 t2. ¬(t1 ∧ t2) ⇔ ¬t1 ∨ ¬t2

⊦ ∀m n. even (m * n) ⇔ even m ∨ even n

⊦ ∀m n. even (m + n) ⇔ even m ⇔ even n

⊦ ∀m n. m ≤ n ⇔ ∃d. n = m + d

⊦ (∨) = λp q. ∀r. (p ⇒ r) ⇒ (q ⇒ r) ⇒ r

⊦ ∀m n. m ≤ n ⇔ m < n ∨ m = n

⊦ ∀m n. n ≤ m ⇒ m - n + n = m

⊦ ∀m n. m ≤ n ∧ n ≤ m ⇔ m = n

⊦ ∀PAIR'. ∃fn. ∀a0 a1. fn (a0, a1) = PAIR' a0 a1

⊦ ∀m n. m < n ⇔ ∃d. n = m + suc d

⊦ ∀p q. (∀x. p ∨ q x) ⇔ p ∨ ∀x. q x

⊦ ∀p q. (∃x. p ∧ q x) ⇔ p ∧ ∃x. q x

⊦ ∀p q. p ∧ (∀x. q x) ⇔ ∀x. p ∧ q x

⊦ ∀p q. p ∧ (∃x. q x) ⇔ ∃x. p ∧ q x

⊦ ∀p q. p ∨ (∀x. q x) ⇔ ∀x. p ∨ q x

⊦ ∀p q. p ∨ (∃x. q x) ⇔ ∃x. p ∨ q x

⊦ ∀p q. (∃x. p x) ∧ q ⇔ ∃x. p x ∧ q

⊦ ∀p q. (∃x. p x) ∨ q ⇔ ∃x. p x ∨ q

⊦ ∀t1 t2 t3. (t1 ∧ t2) ∧ t3 ⇔ t1 ∧ t2 ∧ t3

⊦ ∀t1 t2 t3. (t1 ∨ t2) ∨ t3 ⇔ t1 ∨ t2 ∨ t3

⊦ ∀m n p. m + (n + p) = m + n + p

⊦ ∀m n p. m + p = n + p ⇔ m = n

⊦ ∀m n p. m + n < m + p ⇔ n < p

⊦ ∀m n p. m + n ≤ m + p ⇔ n ≤ p

⊦ ∀m n p. m + p ≤ n + p ⇔ m ≤ n

⊦ ∀m n p. m < n ∧ n < p ⇒ m < p

⊦ ∀m n p. m < n ∧ n ≤ p ⇒ m < p

⊦ ∀m n p. m ≤ n ∧ n < p ⇒ m < p

⊦ ∀m n p. m ≤ n ∧ n ≤ p ⇒ m ≤ p

⊦ ∀p. (∀x. ∃y. p x y) ⇔ ∃y. ∀x. p x (y x)

⊦ ∀m n. m ≤ suc n ⇔ m = suc n ∨ m ≤ n

⊦ ∀m n. m * n = 0 ⇔ m = 0 ∨ n = 0

⊦ ∀m n. m + n = 0 ⇔ m = 0 ∧ n = 0

⊦ ∀P. P 0 ∧ (∀n. P n ⇒ P (suc n)) ⇒ ∀n. P n

⊦ ∀r s. subrelation r s ⇔ ∀x y. r x y ⇒ s x y

⊦ ∀m n p. m * (n + p) = m * n + m * p

⊦ ∀m n p. (m + n) * p = m * p + n * p

⊦ (∃!) = λp. (∃) p ∧ ∀x y. p x ∧ p y ⇒ x = y

⊦ ∀b f x y. f (if b then x else y) = if b then f x else f y

⊦ ∀P. (∀n. (∀m. m < n ⇒ P m) ⇒ P n) ⇒ ∀n. P n

⊦ ∀p g h. ∃f. ∀x. f x = if p x then f (g x) else h x

⊦ ∀p q. (∀x. p x ∧ q x) ⇔ (∀x. p x) ∧ ∀x. q x

⊦ ∀p q. (∀x. p x ⇒ q x) ⇒ (∀x. p x) ⇒ ∀x. q x

⊦ ∀p q. (∀x. p x ⇒ q x) ⇒ (∃x. p x) ⇒ ∃x. q x

⊦ ∀p q. (∃x. p x) ∨ (∃x. q x) ⇔ ∃x. p x ∨ q x

⊦ ∀m n p. m * n = m * p ⇔ m = 0 ∨ n = p

⊦ ∀m n p. m * n ≤ m * p ⇔ m = 0 ∨ n ≤ p

⊦ ∀m n p. m * n < m * p ⇔ ¬(m = 0) ∧ n < p

⊦ ∀p1 p2 q1 q2. (p1 ⇒ p2) ∧ (q1 ⇒ q2) ⇒ p1 ∧ q1 ⇒ p2 ∧ q2

⊦ ∀p1 p2 q1 q2. (p2 ⇒ p1) ∧ (q1 ⇒ q2) ⇒ (p1 ⇒ q1) ⇒ p2 ⇒ q2

⊦ ∀p c x y. p (if c then x else y) ⇔ (c ⇒ p x) ∧ (¬c ⇒ p y)

⊦ ∀NIL' CONS'.
∃fn. fn [] = NIL' ∧ ∀a0 a1. fn (a0 :: a1) = CONS' a0 a1 (fn a1)

⊦ ∀r. wellFounded r ⇔ ∀p. (∀x. (∀y. r y x ⇒ p y) ⇒ p x) ⇒ ∀x. p x