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Quelle  Lambda_Example.thy

  Sprache: Isabelle
 

theory Lambda_Example
imports "HOL-Library.Code_Prolog"
begin

subsection Lambda

datatype type =
    Atom nat
  | Fun type type    (infixr ==> 200)

datatype dB =
    Var nat
  | App dB dB (infixl 🍋 200)
  | Abs type dB

primrec
  nth_el :: "'a list ==> nat ==> 'a option" (__ [90, 0] 91)
where
  "[]i = None"
"(x # xs)i = (case i of 0 ==> Some x | Suc j ==> xs j)"

inductive nth_el1 :: "'a list ==> nat ==> 'a ==> bool"
where
  "nth_el1 (x # xs) 0 x"
"nth_el1 xs i y ==> nth_el1 (x # xs) (Suc i) y"

inductive typing :: "type list ==> dB ==> type ==> bool"  (_ _ : _ [50, 50, 50] 50)
  where
    Var [intro!]: "nth_el1 env x T ==> env Var x : T"
  | Abs [intro!]: "T # env t : U ==> env Abs T t : (T ==> U)"
  | App [intro!]: "env s : U ==> T ==> env t : T ==> env (s 🍋 t) : U"

primrec
  lift :: "[dB, nat] => dB"
where
    "lift (Var i) k = (if i < k then Var i else Var (i + 1))"
  | "lift (s 🍋 t) k = lift s k 🍋 lift t k"
  | "lift (Abs T s) k = Abs T (lift s (k + 1))"

primrec pred :: "nat => nat"
where
  "pred (Suc i) = i"

primrec
  subst :: "[dB, dB, nat] => dB"  (_[_'/_] [300, 0, 0] 300)
where
    subst_Var: "(Var i)[s/k] =
      (if k < i then Var (pred i) else if i = k then s else Var i)"
  | subst_App: "(t 🍋 u)[s/k] = t[s/k] 🍋 u[s/k]"
  | subst_Abs: "(Abs T t)[s/k] = Abs T (t[lift s 0 / k+1])"

inductive beta :: "[dB, dB] => bool"  (infixl 🪙β 50)
  where
    beta [simp, intro!]: "Abs T s 🍋 t 🪙β s[t/0]"
  | appL [simp, intro!]: "s 🪙β t ==> s 🍋 u 🪙β t 🍋 u"
  | appR [simp, intro!]: "s 🪙β t ==> u 🍋 s 🪙β u 🍋 t"
  | abs [simp, intro!]: "s 🪙β t ==> Abs T s 🪙β Abs T t"

subsection Inductive definitions for ordering on naturals

inductive less_nat
where
  "less_nat 0 (Suc y)"
"less_nat x y ==> less_nat (Suc x) (Suc y)"

lemma less_nat[code_pred_inline]:
  "x < y = less_nat x y"
apply (rule iffI)
apply (induct x arbitrary: y)
apply (case_tac y) apply (auto intro: less_nat.intros)
apply (case_tac y)
apply (auto intro: less_nat.intros)
apply (induct rule: less_nat.induct)
apply auto
done

lemma [code_pred_inline]: "(x::nat) + 1 = Suc x"
by simp

section Manual setup to find counterexample

setup 
  Context.theory_map
  (Quickcheck.add_tester ("prolog", (Code_Prolog.active, Code_Prolog.test_goals)))
 

setup Code_Prolog.map_code_options (K
  { ensure_groundness = true,
  limit_globally = NONE,
  limited_types = [(🍋nat, 1), (🍋type, 1), (🍋dB, 1), (🍋type list, 1)],
  limited_predicates = [(["typing"], 2), (["nthel1"], 2)],
  replacing = [(("typing", "limited_typing"), "quickcheck"),
  (("nthel1", "limited_nthel1"), "lim_typing")],
  manual_reorder = []})

lemma
   t : U ==> t 🪙β t' ==> Γ t' : U"
quickcheck[tester = prolog, iterations = 1, expect = counterexample]
oops

text Verifying that the found counterexample really is one by means of a proof

lemma
assumes
  "t' = Var 0"
  "U = Atom 0"
  "Γ = [Atom 1]"
  "t = App (Abs (Atom 0) (Var 1)) (Var 0)"
shows
   t : U"
  "t 🪙β t'"
  "¬ Γ t' : U"
proof -
  from assms show  t : U"
    by (auto intro!: typing.intros nth_el1.intros)
next
  from assms have "t 🪙β (Var 1)[Var 0/0]"
    by (auto simp only: intro: beta.intros)
  moreover
  from assms have "(Var 1)[Var 0/0] = t'" by simp
  ultimately show "t 🪙β t'" by simp
next
  from assms show "¬ Γ t' : U"
    by (auto elim: typing.cases nth_el1.cases)
qed


end


Messung V0.5 in Prozent
C=80 H=28 G=59

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.0 Sekunden  (vorverarbeitet am  2026-04-25) ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






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Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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