Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/Isabelle/Archive-of-Formal-Proofs/thys/PLM/   (Sammlung formaler Beweise Version 2026-5©)  Datei vom 31.4.2026 mit Größe 24 kB image not shown  

Quelle  TAO_2_Semantics.thy

  Sprache: Isabelle
 

(*<*)
theory TAO_2_Semantics
imports 
  TAO_1_Embedding 
  "HOL-Eisbach.Eisbach"
begin
(*>*)

sectionSemantic Abstraction
text\label{TAO_Semantics}

subsectionSemantics
text\label{TAO_Semantics_Semantics}

locale Semantics
begin
  named_theorems semantics

  subsubsectionSemantic Domains
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Domains}
  type_synonym R\<kappa> = "ν"
  type_synonym R0 = "j==>i==>bool"
  type_synonym R1 = ==>R0"
  type_synonym R2 = ==>υ==>R0"
  type_synonym R3 = ==>υ==>υ==>R0"
  type_synonym W = i

  subsubsectionDenotation Functions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Denotations}

  lift_definition d\<kappa> :: ==>R\<kappa> option" is id .
  lift_definition d0 :: 0==>R0 option" is Some .
  lift_definition d1 :: 1==>R1 option" is Some .
  lift_definition d2 :: 2==>R2 option" is Some .
  lift_definition d3 :: 3==>R3 option" is Some .

  subsubsectionActual World
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Actual_World}
  definition w0 where "w0 dw"

  subsubsectionExemplification Extensions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Exemplification_Extensions}

  definition ex0 :: "R0==>W==>bool"
    where "ex0 λ F . F dj"
  definition ex1 :: "R1==>W==>(R\<kappa> set)"
    where "ex1 λ F w . { x . F (νυ x) dj w }"
  definition ex2 :: "R2==>W==>((R\<kappa>×R\<kappa>) set)"
    where "ex2 λ F w . { (x,y) . F (νυ x) (νυ y) dj w }"
  definition ex3 :: "R3==>W==>((R\<kappa>×R\<kappa>×R\<kappa>) set)"
    where "ex3 λ F w . { (x,y,z) . F (νυ x) (νυ y) (νυ z) dj w }"

  subsubsectionEncoding Extensions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Encoding_Extension}

  definition en :: "R1==>(R\<kappa> set)"
    where "en λ F . { x . case x of αν y ==> makeΠ1 (λ x . F x) y
                                       | _ ==> False }"

  subsubsectionCollection of Semantic Definitions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Definitions}

  named_theorems semantics_defs
  declare d0_def[semantics_defs] d1_def[semantics_defs]
          d2_def[semantics_defs] d3_def[semantics_defs]
          ex0_def[semantics_defs] ex1_def[semantics_defs]
          ex2_def[semantics_defs] ex3_def[semantics_defs]
          en_def[semantics_defs] d\<kappa>_def[semantics_defs]
          w0_def[semantics_defs]

  subsubsectionTruth Conditions of Exemplification Formulas
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Exemplification}

  lemma T1_1[semantics]:
    "(w (F,x)) = ( r o1 . Some r = d1 F Some o1 = d\<kappa> x o1 ex1 r w)"
    unfolding semantics_defs
    apply (simp add: meta_defs meta_aux rep_def proper_def)
    by (metis option.discI option.exhaust option.sel)

  lemma T1_2[semantics]:
    "(w (F,x,y)) = ( r o1 o2 . Some r = d2 F Some o1 = d\<kappa> x
                                Some o2 = d\<kappa> y (o1, o2) ex2 r w)"
    unfolding semantics_defs
    apply (simp add: meta_defs meta_aux rep_def proper_def)
    by (metis option.discI option.exhaust option.sel)

  lemma T1_3[semantics]:
    "(w (F,x,y,z)) = ( r o1 o2 o3 . Some r = d3 F Some o1 = d\<kappa> x
                                     Some o2 = d\<kappa> y Some o3 = d\<kappa> z
                                     (o1, o2, o3) ex3 r w)"
    unfolding semantics_defs
    apply (simp add: meta_defs meta_aux rep_def proper_def)
    by (metis option.discI option.exhaust option.sel)

  lemma T3[semantics]:
    "(w (F)) = ( r . Some r = d0 F ex0 r w)"
    unfolding semantics_defs
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  subsubsectionTruth Conditions of Encoding Formulas
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Encoding}

  lemma T2[semantics]:
    "(w {x,F}) = ( r o1 . Some r = d1 F Some o1 = d\<kappa> x o1 en r)"
    unfolding semantics_defs
    apply (simp add: meta_defs meta_aux rep_def proper_def split: ν.split)
    by (metis ν.exhaust ν.inject(2) ν.simps(4) νκ.rep_eq option.collapse
              option.discI rep.rep_eq rep_proper_id)

  subsubsectionTruth Conditions of Complex Formulas
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Complex_Formulas}

  lemma T4[semantics]: "(w \<not>ψ) = (¬(w ψ))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T5[semantics]: "(w ψ \<rightarrow> χ) = (¬(w ψ) (w χ))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T6[semantics]: "(w \<box>ψ) = ( v . (v ψ))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T7[semantics]: "(w \<A>ψ) = (dw ψ)"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_ν[semantics]: "(w \<forall>\<nu> x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_0[semantics]: "(w \<forall>0 x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_1[semantics]: "(w \<forall>1 x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_2[semantics]: "(w \<forall>2 x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_3[semantics]: "(w \<forall>3 x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma T8_o[semantics]: "(w \<forall>\<o> x. ψ x) = ( x . (w ψ x))"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  subsubsectionDenotations of Descriptions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Descriptions}

  lemma D3[semantics]:
    "d\<kappa> (\<iota>x . ψ x) = (if (x . (w0 ψ x) ( y . (w0 ψ y) y = x))
                      then (Some (THE x . (w0 ψ x))) else None)"
    unfolding semantics_defs
    by (auto simp: meta_defs meta_aux)

  subsubsectionDenotations of Lambda Expressions
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Lambda_Expressions}

  lemma D4_1[semantics]: "d1 (\<lambda> x . (F, xP)) = d1 F"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma D4_2[semantics]: "d2 (\<lambda>2 (λ x y . (F, xP, yP))) = d2 F"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma D4_3[semantics]: "d3 (\<lambda>3 (λ x y z . (F, xP, yP, zP))) = d3 F"
    by (simp add: meta_defs meta_aux)

  lemma D5_1[semantics]:
    assumes "IsProperInX φ"
    shows " w o1 r . Some r = d1 (\<lambda> x . (φ (xP))) Some o1 = d\<kappa> x
                       (o1 ex1 r w) = (w φ x)"
    using assms unfolding IsProperInX_def semantics_defs
    by (auto simp: meta_defs meta_aux rep_def proper_def νκ.abs_eq)

  lemma D5_2[semantics]:
    assumes "IsProperInXY φ"
    shows " w o1 o2 r . Some r = d2 (\<lambda>2 (λ x y . φ (xP) (yP)))
                        Some o1 = d\<kappa> x Some o2 = d\<kappa> y
                        ((o1,o2) ex2 r w) = (w φ x y)"
    using assms unfolding IsProperInXY_def semantics_defs
    by (auto simp: meta_defs meta_aux rep_def proper_def νκ.abs_eq)

  lemma D5_3[semantics]:
    assumes "IsProperInXYZ φ"
    shows " w o1 o2 o3 r . Some r = d3 (\<lambda>3 (λ x y z . φ (xP) (yP) (zP)))
                           Some o1 = d\<kappa> x Some o2 = d\<kappa> y Some o3 = d\<kappa> z
                           ((o1,o2,o3) ex3 r w) = (w φ x y z)"
    using assms unfolding IsProperInXYZ_def semantics_defs
    by (auto simp: meta_defs meta_aux rep_def proper_def νκ.abs_eq)

  lemma D6[semantics]: "( w r . Some r = d0 (\<lambda>0 φ) ex0 r w = (w φ))"
    by (auto simp: meta_defs meta_aux semantics_defs)

  subsubsectionAuxiliary Lemmas
  text\label{TAO_Semantics_Semantics_Auxiliary_Lemmata}

  lemma propex0" r . Some r = d0 F"
    unfolding d0_def by simp
  lemma propex1" r . Some r = d1 F"
    unfolding d1_def by simp
  lemma propex2" r . Some r = d2 F"
    unfolding d2_def by simp
  lemma propex3" r . Some r = d3 F"
    unfolding d3_def by simp
  lemma d\<kappa>_proper: "d\<kappa> (uP) = Some u"
    unfolding d\<kappa>_def by (simp add: νκ_def meta_aux)
  lemma ConcretenessSemantics1:
    "Some r = d1 E! ==> ( w . ψν x ex1 r w)"
    unfolding semantics_defs apply transfer
    by (simp add: OrdinaryObjectsPossiblyConcreteAxiom νυ_ψν_is_ψυ)
  lemma ConcretenessSemantics2:
    "Some r = d1 E! ==> (x ex1 r w (y. x = ψν y))"
    unfolding semantics_defs apply transfer apply simp
    by (metis ν.exhaust υ.exhaust υ.simps(6) no_αψ)
  lemma d0_inject: "x y. d0 x = d0 y ==> x = y"
    unfolding d0_def by (simp add: evalo_inject)
  lemma d1_inject: "x y. d1 x = d1 y ==> x = y"
    unfolding d1_def by (simp add: evalΠ1_inject)
  lemma d2_inject: "x y. d2 x = d2 y ==> x = y"
    unfolding d2_def by (simp add: evalΠ2_inject)
  lemma d3_inject: "x y. d3 x = d3 y ==> x = y"
    unfolding d3_def by (simp add: evalΠ3_inject)
  lemma d\<kappa>_inject: "x y o1. Some o1 = d\<kappa> x Some o1 = d\<kappa> y ==> x = y"
  proof -
    fix x :: κ and y :: κ and o1 :: ν
    assume "Some o1 = d\<kappa> x Some o1 = d\<kappa> y"
    thus "x = y" apply transfer by auto
  qed
end

subsectionIntroduction Rules for Proper Maps
text\label{TAO_Semantics_Proper}

text
 begin{remark}
 Every map whose arguments only occur in exemplification
 expressions is proper.
 end{remark}
 


named_theorems IsProper_intros

lemma IsProperInX_intro[IsProper_intros]:
  "IsProperInX (λ x . χ
    ― one place: (λ F . (F,x))
    ― two place: (λ F . (F,x,x)) (λ F a . (F,x,a)) (λ F a . (F,a,x))
    ― three place three x: (λ F . (F,x,x,x))
    ― three place two x: (λ F a . (F,x,x,a)) (λ F a . (F,x,a,x))
                            (λ F a . (F,a,x,x))
    ― three place one x: (λ F a b. (F,x,a,b)) (λ F a b. (F,a,x,b))
                            (λ F a b . (F,a,b,x)))"
  unfolding IsProperInX_def
  by (auto simp: meta_defs meta_aux)

lemma IsProperInXY_intro[IsProper_intros]:
  "IsProperInXY (λ x y . χ
    ― only x
      ― one place: (λ F . (F,x))
      ― two place: (λ F . (F,x,x)) (λ F a . (F,x,a)) (λ F a . (F,a,x))
      ― three place three x: (λ F . (F,x,x,x))
      ― three place two x: (λ F a . (F,x,x,a)) (λ F a . (F,x,a,x))
                              (λ F a . (F,a,x,x))
      ― three place one x: (λ F a b. (F,x,a,b)) (λ F a b. (F,a,x,b))
                              (λ F a b . (F,a,b,x))
    ― only y
      ― one place: (λ F . (F,y))
      ― two place: (λ F . (F,y,y)) (λ F a . (F,y,a)) (λ F a . (F,a,y))
      ― three place three y: (λ F . (F,y,y,y))
      ― three place two y: (λ F a . (F,y,y,a)) (λ F a . (F,y,a,y))
                              (λ F a . (F,a,y,y))
      ― three place one y: (λ F a b. (F,y,a,b)) (λ F a b. (F,a,y,b))
                              (λ F a b . (F,a,b,y))
    ― x and y
      ― two place: (λ F . (F,x,y)) (λ F . (F,y,x))
      ― three place (x,y): (λ F a . (F,x,y,a)) (λ F a . (F,x,a,y))
                              (λ F a . (F,a,x,y))
      ― three place (y,x): (λ F a . (F,y,x,a)) (λ F a . (F,y,a,x))
                              (λ F a . (F,a,y,x))
      ― three place (x,x,y): (λ F . (F,x,x,y)) (λ F . (F,x,y,x))
                                (λ F . (F,y,x,x))
      ― three place (x,y,y): (λ F . (F,x,y,y)) (λ F . (F,y,x,y))
                                (λ F . (F,y,y,x))
      ― three place (x,x,x): (λ F . (F,x,x,x))
      ― three place (y,y,y): (λ F . (F,y,y,y)))"
  unfolding IsProperInXY_def by (auto simp: meta_defs meta_aux)

lemma IsProperInXYZ_intro[IsProper_intros]:
  "IsProperInXYZ (λ x y z . χ
    ― only x
      ― one place: (λ F . (F,x))
      ― two place: (λ F . (F,x,x)) (λ F a . (F,x,a)) (λ F a . (F,a,x))
      ― three place three x: (λ F . (F,x,x,x))
      ― three place two x: (λ F a . (F,x,x,a)) (λ F a . (F,x,a,x))
                              (λ F a . (F,a,x,x))
      ― three place one x: (λ F a b. (F,x,a,b)) (λ F a b. (F,a,x,b))
                              (λ F a b . (F,a,b,x))
    ― only y
      ― one place: (λ F . (F,y))
      ― two place: (λ F . (F,y,y)) (λ F a . (F,y,a)) (λ F a . (F,a,y))
      ― three place three y: (λ F . (F,y,y,y))
      ― three place two y: (λ F a . (F,y,y,a)) (λ F a . (F,y,a,y))
                              (λ F a . (F,a,y,y))
      ― three place one y: (λ F a b. (F,y,a,b)) (λ F a b. (F,a,y,b))
                              (λ F a b . (F,a,b,y))
    ― only z
      ― one place: (λ F . (F,z))
      ― two place: (λ F . (F,z,z)) (λ F a . (F,z,a)) (λ F a . (F,a,z))
      ― three place three z: (λ F . (F,z,z,z))
      ― three place two z: (λ F a . (F,z,z,a)) (λ F a . (F,z,a,z))
                              (λ F a . (F,a,z,z))
      ― three place one z: (λ F a b. (F,z,a,b)) (λ F a b. (F,a,z,b))
                              (λ F a b . (F,a,b,z))
    ― x and y
      ― two place: (λ F . (F,x,y)) (λ F . (F,y,x))
      ― three place (x,y): (λ F a . (F,x,y,a)) (λ F a . (F,x,a,y))
                              (λ F a . (F,a,x,y))
      ― three place (y,x): (λ F a . (F,y,x,a)) (λ F a . (F,y,a,x))
                              (λ F a . (F,a,y,x))
      ― three place (x,x,y): (λ F . (F,x,x,y)) (λ F . (F,x,y,x))
                                (λ F . (F,y,x,x))
      ― three place (x,y,y): (λ F . (F,x,y,y)) (λ F . (F,y,x,y))
                                (λ F . (F,y,y,x))
      ― three place (x,x,x): (λ F . (F,x,x,x))
      ― three place (y,y,y): (λ F . (F,y,y,y))
    ― x and z
      ― two place: (λ F . (F,x,z)) (λ F . (F,z,x))
      ― three place (x,z): (λ F a . (F,x,z,a)) (λ F a . (F,x,a,z))
                              (λ F a . (F,a,x,z))
      ― three place (z,x): (λ F a . (F,z,x,a)) (λ F a . (F,z,a,x))
                              (λ F a . (F,a,z,x))
      ― three place (x,x,z): (λ F . (F,x,x,z)) (λ F . (F,x,z,x))
                                (λ F . (F,z,x,x))
      ― three place (x,z,z): (λ F . (F,x,z,z)) (λ F . (F,z,x,z))
                                (λ F . (F,z,z,x))
      ― three place (x,x,x): (λ F . (F,x,x,x))
      ― three place (z,z,z): (λ F . (F,z,z,z))
    ― y and z
      ― two place: (λ F . (F,y,z)) (λ F . (F,z,y))
      ― three place (y,z): (λ F a . (F,y,z,a)) (λ F a . (F,y,a,z))
                              (λ F a . (F,a,y,z))
      ― three place (z,y): (λ F a . (F,z,y,a)) (λ F a . (F,z,a,y))
                              (λ F a . (F,a,z,y))
      ― three place (y,y,z): (λ F . (F,y,y,z)) (λ F . (F,y,z,y))
                                (λ F . (F,z,y,y))
      ― three place (y,z,z): (λ F . (F,y,z,z)) (λ F . (F,z,y,z))
                                (λ F . (F,z,z,y))
      ― three place (y,y,y): (λ F . (F,y,y,y))
      ― three place (z,z,z): (λ F . (F,z,z,z))
    ― x y z
      ― three place (x,): (λ F . (F,x,y,z)) (λ F . (F,x,z,y))
      ― three place (y,): (λ F . (F,y,x,z)) (λ F . (F,y,z,x))
      ― three place (z,): (λ F . (F,z,x,y)) (λ F . (F,z,y,x)))"
  unfolding IsProperInXYZ_def
  by (auto simp: meta_defs meta_aux)    

method show_proper = (fast intro: IsProper_intros)

subsectionValidity Syntax
text\label{TAO_Semantics_Validity}

(* disable list syntax [] to replace it with truth evaluation *)
(*<*) unbundle no list_enumeration_syntax and no list_comprehension_syntax (*>*) 

abbreviation validity_in :: "o==>i==>bool" ([_ in _] [1]) where
  "validity_in λ φ v . v φ"
definition actual_validity :: "o==>bool" ([_] [1]) where
  "actual_validity λ φ . dw φ"
definition necessary_validity :: "o==>bool" ([_] [1]) where
  "necessary_validity λ φ . v . (v φ)"

(*<*)
end
(*>*)

Messung V0.5 in Prozent
C=83 H=98 G=90

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.12 Sekunden  (vorverarbeitet am  2026-06-10) ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






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Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.