OCME · 中英數學知識與推導
299 份概念教學導讀；另有 36,000 題逐題詳解，兩者分開查找。
概念導讀
X={0,1,2,3}、Σ_X={∅,{0,1},{2,3},X}；Y={0,1,2}、Σ_Y={∅,{0},{1,2},Y}；Z={0,1}、Σ_Z 為冪集。(1) 以完整列舉證明 f=(0↦0,1↦0,2↦1,3↦2) 可測，而 g=(0↦0,1↦1,2↦1,3↦2) 不可測；(2) 證明可測映射的合成可測，並把 φ∘f 讀回為指示函數；(3) 證明指示函數 1_E 可測若且唯若 E∈Σ_X；(4) 用 m 與 k 說明「檢查像集」既會誤拒也會誤收。
概念導讀
狀態依序為 1、2、3，轉移矩陣 P 的行為 (1/2,1/2,0)、(1/4,1/2,1/4)、(0,1/3,2/3)，初始律 μ_0=(1/2,1/2,0)。(1) 核對 P 是行隨機矩陣，並說明列和不必為 1；(2) 證明一步公式 μ_{n+1}=μ_nP 且結果仍是機率向量，算出 μ_1 與 μ_2；(3) 證明路徑機率公式並計算 P(X_0=1,X_1=2,X_2=3)、P(X_0=2,X_1=3,X_2=3)；(4) 說明 P 單獨一般不能決定完整的無條件時刻律與路徑律。
概念導讀
對係數依 [1,x,y,x²,xy,y²] 排列的二次多項式 f，從差商極限的定義證明 ∂f/∂x=c_1+2c_3x+c_4y、∂f/∂y=c_2+c_4x+2c_5y。再對 c=(1,−2,3,1,2,−1) 算出 (1,2) 的偏導與梯度 (4,1)，並說明單一非零 h 的差商（5 或 41/10）與同時移動兩個座標（極限 5）都不是 x 偏導。
概念導讀
在 ℝ² 中令 v_1=(0,0)、v_2=(6,0)、v_3=(0,6)。(1) 核對 λ=(1/6,1/3,1/2) 是凸權重並重建 w=(2,3)；(2) 說明零權重允許、兩點凸組合是線段點；(3) 證明 u=(4,4) 不是 v_1、v_2、v_3 的凸組合（唯一的仿射權重含 −1/3），並以線性泛函上界給第二個證明；(4) 說明 0.333 三個權重不合格；(5) 加入 v_4=(3,3) 後，同一點有兩組不同的凸權重。
概念導讀
在 ℝ² 上給定線性常係數算子 L(u)=u_xx+2u_xy−3u_yy+u_x 與右端 g(x,y)=2x+y−2。先依明示的主部約定 a u_xx+b u_xy+c u_yy 與判別式 b²−4ac 對 L 分類；再對三個二次多項式候選 u_A=x²+xy+y²、u_B=x²+2xy、u_C=x²+xy+y²+y 精確計算符號殘差 R=L(u)−g，判定哪些候選在全 ℝ² 上滿足 L(u)=g，並說明 u_B 的點殘差在整條直線 y=−8 上為零，為何仍不構成解。
概念導讀
在實向量空間 ℝ² 中：（一）證明閉半空間 H={(x,y) ∣ 2x−3y≤6} 是凸集合；（二）證明非空軸對齊盒 B=[−1,2]×[0,3] 是凸集合；兩個證明都必須對所有 p、q 與所有 λ∈[0,1] 成立。（三）用一個精確的中點見證否證有限點集 F={(0,0),(2,0),(0,2)} 的凸性，並說明為何抽查有限個 λ、或找不到反例，都不能證明凸性。
概念導讀
在矩形 Ω=(0,2)×(0,1) 上宣告 BVP：內部 Δu=u_xx+u_yy=4；Dirichlet 資料為左邊 u(0,y)=y²、右邊 u(2,y)=y²+2y+4（0≤y≤1）、下邊 u(x,0)=x²、上邊 u(x,1)=x²+x+1（0≤x≤2）。對二次多項式候選 u=x²+xy+y² 與 v=2x²+xy−2x+y，分別記錄內部 Poisson 義務（符號 Laplacian 恆等式）與四條邊的 Dirichlet 義務（精確限制到整條邊後逐係數比較），判定誰滿足此宣告的 BVP，並說明 v 為何在內部方程成立、四個角點也都吻合的情況下仍不滿足。
概念導讀
（一）證明 f(x)=2x²−3x+1 在區間 I=[−1,4] 上是凸函數：先確認 I 是凸集合，再對所有 x,y∈I 與所有 λ∈[0,1] 證明 f(λx+(1−λ)y)≤λf(x)+(1−λ)f(y)，方法是證明二次函數的 Jensen gap 等於 aλ(1−λ)(x−y)²。（二）由同一恆等式得仿射函數 ℓ(x)=3x−5 在 I 上取等號。（三）用一個精確的 Jensen 違反否證 g(x)=−x²+x 在 J=[0,2] 上的凸性，並說明幾個通過的樣本為何不能證明凸性。
概念導讀
問題 P：在可行域 X=[0,5] 上最小化 f(x)=x²−6x+10。（一）分別核對可行域凸與目標凸，判定 P 具凸問題資格；（二）判定候選 x₁=1、x₂=4、x₃=−1 的可行性；（三）求 f(1)、f(4) 並比較兩個可行候選；（四）說明兩候選中較低者不因此是 P 的最優解，並以 P′：在 X′=(0,1] 上最小化 x² 說明凸問題不一定有最小值點。
概念導讀
載體 G={0,1,2,3} 上給出完整的 4×4 Cayley 表（行 a、列 b 的格子是 a*b）：第 0 行 (1,2,3,0)，第 1 行 (2,3,0,1)，第 2 行 (3,0,1,2)，第 3 行 (0,1,2,3)。依序核對封閉、結合、唯一單位元與逆元，再對所有 a、b 核對 a*b=b*a，判定 (G,*) 是否為有限阿貝爾群；求元素 0 與 1 的階與它們生成的循環子群；並以 {0,1,2} 上的對稱表 a∘b=|a−b| 說明「表對稱」不能代替群資格。
概念導讀
在 ℝⁿ（n≥1 固定）上，對所有向量 u、v 與所有實數 a，證明 ‖v‖₁=Σ|v_i| 與 ‖v‖_∞=max|v_i| 都滿足範數的三條公理：非負且 ‖v‖=0 ⇔ v=0、‖av‖=|a|‖v‖、‖u+v‖≤‖u‖+‖v‖。再在 ℝ³ 中對整數座標向量 u=(3,−4,1)、v=(−1,2,5) 計算兩種範數與三角不等式、齊次性的實例；最後說明 φ(v)=|v₁| 與 ψ(v)=(‖v‖₁)² 不是範數。
概念導讀
（一）證明 x_n=1/n（n≥1）在 (ℝ, |s−t|) 中是 Cauchy 序列：對每個 ε>0 給出 N，使所有 m,n≥N 都有 |1/m−1/n|<ε。（二）證明同一序列在 X=(0,1]（限制度量）中仍是 Cauchy，但在 X 中沒有極限。（三）證明 y_n=(−1)^n 不是 Cauchy。（四）證明最終常值序列 z（z₁=0、z₂=7、n≥3 時 z_n=5）是 Cauchy。並說明有限尾段為何不能證明 Cauchy。
概念導讀
給定支撐 S={(0,0),(0,1),(1,0),(1,1),(2,1)} 與質量 p(0,0)=1/6、p(0,1)=1/3、p(1,0)=1/4、p(1,1)=1/12、p(2,1)=1/6。驗證 (S,p) 是二維有限聯合分布；由同一個 joint law 算出 X 與 Y 的邊際、矩形事件 P(X∈{1,2}, Y=1) 與單點質量 P(X=2, Y=0)；最後構造一個邊際相同但不同的 joint law，說明兩個邊際一般不能反推聯合分布。
概念導讀
在同一個精確有限 joint law 上：(1) 證明 Cov(Y,X)=Cov(X,Y)；(2) 證明 Cov(aX+b,cY+d)=ac·Cov(X,Y)；(3) 證明 X、Y 獨立時 Cov(X,Y)=0，因此非零協方差可否證獨立；(4) 對 X 均勻取 −1、0、1 且 Y=X² 的 joint law，算出 E[X]、E[Y]、E[XY] 與 Cov(X,Y)=0，並證明 X、Y 不獨立。
概念導讀
G 的頂點為 1、2、3、4，邊為 {1,2}、{2,3}、{3,4}、{1,4}；H 的頂點為 a、b、c、d，邊為 {a,c}、{b,c}、{b,d}、{a,d}。證明映射 f：1↦a、2↦c、3↦b、4↦d 是圖同構 G→H；說明雙射 g：1↦a、2↦b、3↦c、4↦d 不是同構；並證明路徑 P（邊 {1,2}、{2,3}、{3,4}）與 H 不同構，即使 f 把 P 的每條邊都送到 H 的邊。
概念導讀
在 X={0,1,2,3,4} 上，關係 R 完整列出為 13 個有序對：(0,0)、(1,1)、(2,2)、(3,3)、(4,4)、(0,2)、(2,0)、(1,3)、(3,1)、(1,4)、(4,1)、(3,4)、(4,3)。逐項核對反身、對稱、傳遞，證明 R 是等價關係並輸出等價類；再說明去掉 (3,4)、(4,3) 後的 R′ 雖反身且對稱，卻不是等價關係。
概念導讀
在載體 X={0,1,2,3} 上給定完整的加法表 ⊕ 與乘法表 ⊙（即模 4 的加法與乘法）。對所有元素對與三元組證明：(X,⊕) 是阿貝爾群；⊙ 結合；⊙ 對 ⊕ 左右分配；存在唯一的雙側乘法單位元 1，且 1≠0。並指出 2⊙2=0 不妨礙它是含一環。
概念導讀
設 (V,‖·‖) 是實賦範向量空間。證明 d(x,y)=‖x−y‖ 滿足非負、分離、對稱與三角不等式；證明 ℝⁿ 上的 l1 與 l∞ 公式都是範數，所以都誘導度量；再在 ℝ³ 上對 x=(1,−2,3)、y=(4,0,−1)、z=(2,5,1) 精確計算 d1 與 d∞。
概念導讀
證明：每個至少有一點的有限度量空間 (X,d) 都是完備的（單點情形直接成立；至少兩點時用最小正距離 δ 證明每個 Cauchy 序列最終常值）。在 X0={0,1,3}、d(x,y)=|x−y| 上算出 δ=1，給一個最終常值證書與一個明示的非 Cauchy 序列；最後證明子空間 Y=(0,1] 不完備：x_n=1/n 在 Y 中是 Cauchy，但在 Y 中沒有極限。
概念導讀
設 A=[[1,2],[−1,3]]，B(x,y)=x^T A y（x、y∈ℝ²）。分別證明 B 對第一槽與第二槽都是線性的（雙線性）；對 x=(2,−1)、y=(1,4) 精確求 B(x,y)=7 與 B(y,x)=−20，說明雙線性不要求對稱；並證明黑箱函數 f(x,y)=x1y1+(x2³−x2)y2 雖通過若干加法樣本卻不是雙線性。
概念導讀
設 A 為第一行 (2,−1,0)、第二行 (1,3,4) 的 2×3 整數矩陣，T:ℝ³→ℝ²，T(x)=Ax。（一）證明對所有 u,v∈ℝ³ 與所有實數 α,β，T(αu+βv)=αT(u)+βT(v)。（二）證明 S(x)=Ax+b（b=(1,0)）不是線性映射，並證明對任意 b∈ℝ²，x↦Ax+b 線性當且僅當 b=0。（三）說明黑箱 F(x)=Ax+(x₁²−x₁,0) 通過一個樣本測試，卻不是線性映射。
概念導讀
公正骰子模型：Ω={1,2,3,4,5,6}，每個結果的質量為 1/6。設 A={2,4,6}、B={1,2,3,4}、D={1,3,5}、Z=∅。（一）以乘積定義判定 A 與 B 是否獨立，並在 P(B)>0 下核對 P(A|B)=P(A)。（二）證明 A 與 B 獨立推出 A 與 Bᶜ 獨立，並以數字核對。（三）判定互斥事件 A、D 是否獨立。（四）判定 A 與零機率事件 Z 是否獨立，並說明條件式為何不能使用。
概念導讀
有限無向無 loop 簡單圖 G：V={0,1,2,3,4}，E={{0,1},{1,2},{2,3},{0,3},{1,3},{3,4}}。對頂點序列 W₁=(0,1,2,3,4)、W₂=(0,1,3,1,2)、W₃=(0,2,3)、W₄=(2,3,0,1,3,4)、W₅=(4)、W₆=(1,1) 逐一判定是否為 walk、長度為何、是否為 simple path；並證明 simple path 不重複邊，以及本圖中 simple path 的長度至多為 4。
概念導讀
（一）在已通過有限含一環資格的 ℤ₆={0,1,2,3,4,5}（a⊕b=(a+b) mod 6、a⊗b=(ab) mod 6）上，核對全部 36 個有序元素對的 a⊗b=b⊗a，判定 ℤ₆ 是否為有限交換環。（二）說明 ℤ₆ 有非零零因子且 2 不可逆，所以不是整環或域。（三）在已通過資格的 ℱ₂ 上 2×2 上三角矩陣環 U 中，說明若干乘積可交換，但 U 不是交換環。