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問題文からは、第2引数はディレクトリ名である (したがって ls(pathList, "aaa/bbb") は空リストとなる)  と読めるのですがそれでいいでしょうか。lsの動作を考えると単独ファイルにマッチする場合も許しても良さそうですが、一応ディレクトリ名のみ許すことにしました。

gosh> (ls '("aaa/bbb" "aaa/ccc" "aaa/ddd/eee" "ddd/bbb/eee") "aaa/")
("bbb" "ccc" "ddd/")
gosh> (ls '("aaa/bbb" "aaa/ccc" "aaa/ddd/eee" "ddd/bbb/eee") "aaa/ddd/")
("eee")
gosh> (ls '("aaa/bbb" "aaa/ccc" "aaa/ddd/eee" "ddd/bbb/eee") "aaa/ddd")
("eee")
gosh> (ls '("aaa/bbb" "aaa/ccc" "aaa/ddd/eee" "ddd/bbb/eee") "aaa/bbb")
()

lsにはリストが渡されるので、クレバーなデータ構造をls内で毎回作ってもあまり速度に貢献しないだろうと判断。文字列マッチで済ませています。
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(use srfi-1)
(use srfi-13)

(define (ls pathlist dir)
  (let* ((prefix (string-trim-right dir #[/]))
         (rx (string->regexp #`"^,(regexp-quote prefix)/")))
    (filter-map (lambda (p)
                  (and-let* ([m (rx p)])
                    (regexp-replace* (m'after) #/(?<=\/).*/ "")))
                pathlist)))

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