\begin{code}
module KECA where
open import Preliminaries
\end{code}\begin{code}
constant : {A B : Set} → (A → B) → Set
constant f = ∀ x y → f x ≡ f y
infix 30 _⁻¹
infixr 25 _•_
_⁻¹ : {A : Set} {x y : A}
→ x ≡ y → y ≡ x
_⁻¹ = sym
_•_ : {A : Set} {x y z : A}
→ x ≡ y → y ≡ z → x ≡ z
_•_ = trans
infix 1 finally
infixr 0 _≡⟨_⟩_
_≡⟨_⟩_ : {A : Set} (x : A) {y z : A} → x ≡ y → y ≡ z → x ≡ z
_ ≡⟨ p ⟩ q = p • q
finally : {A : Set} (x y : A) → x ≡ y → x ≡ y
finally _ _ p = p
syntax finally x y p = x ≡⟨ p ⟩∎ y ∎
sym-is-inverse : {X : Set} {x y : X} (p : x ≡ y)
→ refl ≡ p ⁻¹ • p
sym-is-inverse refl = refl
ap-id-is-id : {X : Set} {x y : X} (p : x ≡ y)
→ ap (λ z → z) p ≡ p
ap-id-is-id refl = refl
refl-is-left-id : {X : Set} {x y : X} (p : x ≡ y)
→ p ≡ refl • p
refl-is-left-id refl = refl
refl-is-right-id : {X : Set} {x y : X} (p : x ≡ y)
→ p ≡ p • refl
refl-is-right-id refl = refl
sym-trans : {X : Set} {x y z : X} (p : x ≡ y) (q : y ≡ z)
→ (q ⁻¹) • (p ⁻¹) ≡ (p • q)⁻¹
sym-trans refl refl = refl
sym-sym-trivial : {X : Set} {x y : X} (p : x ≡ y)
→ p ≡ (p ⁻¹)⁻¹
sym-sym-trivial refl = refl
trans-assoc : {X : Set} {x y z w : X} (p : x ≡ y) (q : y ≡ z) (r : z ≡ w)
→ (p • q) • r ≡ p • (q • r)
trans-assoc refl refl refl = refl
Kraus-Lemma₀ : {X Y : Set} (f : X → Y) (cf : constant f) {x y : X} (p : x ≡ y)
→ ap f p ≡ (cf x x) ⁻¹ • (cf x y)
Kraus-Lemma₀ f cf {x} refl = sym-is-inverse (cf x x)
Kraus-Lemma₁ : {X Y : Set} (f : X → Y) → constant f → {x : X} (p : x ≡ x)
→ ap f p ≡ refl
Kraus-Lemma₁ f cf {x} p = (Kraus-Lemma₀ f cf p) • (sym-is-inverse (cf x x)) ⁻¹
transport-paths-along-paths : {X Y : Set} {x y : X} (p : x ≡ y) (h k : X → Y) (q : h x ≡ k x)
→ transport (λ z → h z ≡ k z) p q ≡ (ap h p) ⁻¹ • q • (ap k p)
transport-paths-along-paths {X} {Y} {x} {.x} refl h k q = claim₀ • claim₁
where
claim₀ : q ≡ q • refl
claim₀ = refl-is-right-id q
claim₁ : q • refl ≡ refl • q • refl
claim₁ = refl-is-left-id (q • refl)
transport-paths-along-paths' : {X : Set} {x : X} (p : x ≡ x) (f : X → X) (q : x ≡ f x)
→ transport (λ z → z ≡ f z) p q ≡ p ⁻¹ • q • (ap f p)
transport-paths-along-paths' {X} {x} p f q = claim₀ • claim₁
where
claim₀ : transport (λ z → z ≡ f z) p q ≡ (ap (λ z → z) p) ⁻¹ • q • (ap f p)
claim₀ = transport-paths-along-paths p (λ z → z) f q
claim₁ : (ap (λ z → z) p) ⁻¹ • q • (ap f p) ≡ p ⁻¹ • q • (ap f p)
claim₁ = ap (λ pr → pr ⁻¹ • q • (ap f p)) (ap-id-is-id p)
\end{code}\begin{code}
fix : {X : Set} → (X → X) → Set
fix f = Σ \x → x ≡ f x
Kraus-Lemma : {X : Set} (f : X → X) → constant f → isProp (fix f)
Kraus-Lemma {X} f g (x , p) (y , q) =
(x , p) ≡⟨ pair⁼ r refl ⟩
(y , p') ≡⟨ pair⁼ s t ⟩∎
(y , q) ∎
where
r : x ≡ y
r = x ≡⟨ p ⟩
f x ≡⟨ g x y ⟩
f y ≡⟨ q ⁻¹ ⟩∎
y ∎
p' : y ≡ f y
p' = transport (λ z → z ≡ f z) r p
s : y ≡ y
s = y ≡⟨ p' ⟩
f y ≡⟨ q ⁻¹ ⟩∎
y ∎
q' : y ≡ f y
q' = transport (λ z → z ≡ f z) s p'
t : q' ≡ q
t = q' ≡⟨ transport-paths-along-paths' s f p' ⟩
s ⁻¹ • (p' • ap f s) ≡⟨ ap (λ pr → s ⁻¹ • (p' • pr)) (Kraus-Lemma₁ f g s) ⟩
s ⁻¹ • (p' • refl) ≡⟨ ap (λ pr → s ⁻¹ • pr) ((refl-is-right-id p')⁻¹) ⟩
s ⁻¹ • p' ≡⟨ refl ⟩
(p' • (q ⁻¹))⁻¹ • p' ≡⟨ ap (λ pr → pr • p') ((sym-trans p' (q ⁻¹))⁻¹) ⟩
((q ⁻¹)⁻¹ • (p' ⁻¹)) • p' ≡⟨ ap (λ pr → (pr • (p' ⁻¹)) • p') ((sym-sym-trivial q)⁻¹) ⟩
(q • (p' ⁻¹)) • p' ≡⟨ trans-assoc q (p' ⁻¹) p' ⟩
q • ((p' ⁻¹) • p') ≡⟨ ap (λ pr → q • pr) ((sym-is-inverse p')⁻¹) ⟩
q • refl ≡⟨ (refl-is-right-id q)⁻¹ ⟩∎
q ∎
Theorem[KECA-TLCA'2013] : {A : Set} (f : A → A) → constant f → ∥ A ∥ → A
Theorem[KECA-TLCA'2013] {A} f cf x = pr₁ (hA2F x)
where
F : Set
F = fix f
hF : isProp F
hF = Kraus-Lemma f cf
A2F : A → F
A2F a = f a , cf a (f a)
hA2F : ∥ A ∥ → F
hA2F = ∥∥-elim hF A2F
\end{code}