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index 2be19ff..a2cb3f5 100644 (file)
@@ -166,13 +166,43 @@ functions; but a simply-types identity function can never apply to itself.
 
 #Typing numerals#
 
-The Church numerals are well behaved with respect to types.  They can
-all be given the type (σ --> σ) --> σ --> σ.
+The Church numerals are well behaved with respect to types.  
+To see this, consider the first three Church numerals (starting with zero):
+
+    \s z . z
+    \s z . s z
+    \s z . s (s z)
+
+Given the internal structure of the term we are using to represent
+zero, its type must have the form ρ --> σ --> σ for
+some ρ and σ.  This type is consistent with term for one,
+but the structure of the definition of one is more restrictive:
+because the first argument (`s`) must apply to the second argument
+(`z`), the type of the first argument must describe a function from
+expressions of type σ to some result type.  So we can refine
+ρ by replacing it with the more specific type σ --> τ.
+At this point, the overall type is (σ --> τ) --> σ -->
+σ.  Note that this refined type remains compatible with the
+definition of zero.  Finally, by examinining the definition of two, we
+see that expressions of type τ must be suitable to serve as
+arguments to functions of type σ --> τ, since the result of
+applying `s` to `z` serves as the argument of `s`.  The most general
+way for that to be true is if τ ≡ σ.  So at this
+point, we have the overall type of (σ --> σ) --> σ
+--> σ.
+
+<!-- Make sure there is talk about unification and computation of the
+principle type-->
 
+## Predecessor and lists are not representable in simply typed lambda-calculus ##
 
+As Oleg Kiselyov points out, [[predecessor and lists can't be
+represented in the simply-typed lambda
+calculus|http://okmij.org/ftp/Computation/lambda-calc.html#predecessor]].
+The reason is that ...
 
+Need to digest the following, which is quoted from Oleg's page:
 
-## Predecessor and lists are not representable in simply typed lambda-calculus ##
 
 The predecessor of a Church-encoded numeral, or, generally, the encoding of a list with the car and cdr operations are both impossible in the simply typed lambda-calculus. Henk Barendregt's ``The impact of the lambda-calculus in logic and computer science'' (The Bulletin of Symbolic Logic, v3, N2, June 1997) has the following phrase, on p. 186:
 
@@ -189,6 +219,4 @@ gives an (iso-) recursive data type (in Haskell. In ML, it is an inductive data
 
 Lists can also be represented in System F. As a matter of fact, we do not need the full System F (where the type reconstruction is not decidable). We merely need the extension of the Hindley-Milner system with higher-ranked types, which requires a modicum of type annotations and yet is able to infer the types of all other terms. This extension is supported in Haskell and OCaml. With such an extension, we can represent a list by its fold, as shown in the code below. It is less known that this representation is faithful: we can implement all list operations, including tail, drop, and even zip.
 
-See also [[Oleg Kiselyov on the predecessor function in the lambda
-calculus|http://okmij.org/ftp/Computation/lambda-calc.html#predecessor]].