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第 31648 題:仿射變換的有限期望

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  1. 原題與已知條件
  2. 定義與適用範圍
  3. 逐步推導
  4. 逐步反向核對
  5. 結論
  6. 本題覆核與來源綁定

返回所在分頁 159

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R0062-31648 · q-20261004-advance-20261005-r06-expectation-0048

原題與已知條件

非空有限 S={0, 1, 2, 3}、事件族 F=𝒫(S),總函數 X:S→R 的值表為 {(0, 12), (1, 12), (2, 36), (3, 1021)},各結果依列序 [0, 1, 2, 3] 的非負機率權重為 [1/30, 24/30, 5/30, 0/30],權重總和恰為一。令 Z=3X+(17),求精確 E[Z]。

  • G001 — 非空有限 S={0, 1, 2, 3}、事件族 F=𝒫(S),總函數 X:S→R 的值表為 {(0, 12), (1, 12), (2, 36), (3, 1021)},各結果依列序 [0, 1, 2, 3] 的非負機率權重為 [1/30, 24/30, 5/30, 0/30],權重總和恰為一。令 Z=3X+(17),求精確 E[Z]。

定義與適用範圍

沿用原題明示的論域、假設與來源 MKO 定義。本題已完成第二對話數理與中英語義覆核,並由原始參數逐題獨立重算模型、答案與每個算術步驟;原題仍為 candidate。

逐步推導

S001 · implies

操作前

source roles = [qf-expectation-affine, no-domain-field, affine_expectation, no-form-field]

操作後

derived = [[reduced_fraction_RETAIN1_STRING]]

條件:無

按原bank核欄位:BASE方程用form及論域,BASE事件/補集無operation,階乘無domain;ext18用local-hyphen,其他legacy用underscore。輸出型別不統一成tuple或fraction。

步驟識別與依賴

規則:R62_EXACT_source_keys_domain_operation_form_AND_output_types · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weight total through slot0 := sum(0, 1)

操作後

Expectation ORIGINAL weight total through slot0 = 1

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weight total through slot1 := sum(1, 24)

操作後

Expectation ORIGINAL weight total through slot1 = 25

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weight total through slot2 := sum(25, 5)

操作後

Expectation ORIGINAL weight total through slot2 = 30

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weight total through slot3 := sum(30, 0)

操作後

Expectation ORIGINAL weight total through slot3 = 30

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

source roles = [[0, 1, 2, 3], powerset(S), [1, 24, 5, 0], 30, [12, 12, 36, 1021], not-supplied]

操作後

derived = [[0, 1, 2, 3], 30, 是]

條件:無

S非空、distinct且≤100,權重與X/Y依原S位置對齊。F必為powerset(S),權重非負、den正、總和恰den;即使a0或零權重,也先驗全部raw欄位,不默改成uniform模型。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_FULL_model_RAW_slots_SAME_alignment_and_normalized_law · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot0 a times X := mul(3, 12)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot0 a times X = 36

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot0 plus b := sum(36, 17)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot0 plus b = 53

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

source roles = [0, 0, affine_expectation, 12, not-supplied, 3, 17, not-supplied]

操作後

derived = [53]

條件:無

每個原outcome先作本題變換,再用同位置權重;不能各自排序S/X/Y/weights。零權重的取值仍是原資料,不以刪除它們修題或推導range。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_EACH_original_outcome_transformation_BEFORE_weight · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL slot0 weight times transformed value := mul(1, 53)

操作後

Expectation ORIGINAL slot0 weight times transformed value = 53

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot0 := sum(0, 53)

操作後

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot0 = 53

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot1 a times X := mul(3, 12)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot1 a times X = 36

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot1 plus b := sum(36, 17)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot1 plus b = 53

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

source roles = [1, 1, affine_expectation, 12, not-supplied, 3, 17, not-supplied]

操作後

derived = [53]

條件:無

每個原outcome先作本題變換,再用同位置權重;不能各自排序S/X/Y/weights。零權重的取值仍是原資料,不以刪除它們修題或推導range。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_EACH_original_outcome_transformation_BEFORE_weight · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL slot1 weight times transformed value := mul(24, 53)

操作後

Expectation ORIGINAL slot1 weight times transformed value = 1272

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot1 := sum(53, 1272)

操作後

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot1 = 1325

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot2 a times X := mul(3, 36)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot2 a times X = 108

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot2 plus b := sum(108, 17)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot2 plus b = 125

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · implies

操作前

source roles = [2, 2, affine_expectation, 36, not-supplied, 3, 17, not-supplied]

操作後

derived = [125]

條件:無

每個原outcome先作本題變換,再用同位置權重;不能各自排序S/X/Y/weights。零權重的取值仍是原資料,不以刪除它們修題或推導range。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_EACH_original_outcome_transformation_BEFORE_weight · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL slot2 weight times transformed value := mul(5, 125)

操作後

Expectation ORIGINAL slot2 weight times transformed value = 625

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot2 := sum(1325, 625)

操作後

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot2 = 1950

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot3 a times X := mul(3, 1021)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot3 a times X = 3063

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · calculation

操作前

Expectation affine ORIGINAL slot3 plus b := sum(3063, 17)

操作後

Expectation affine ORIGINAL slot3 plus b = 3080

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

source roles = [3, 3, affine_expectation, 1021, not-supplied, 3, 17, not-supplied]

操作後

derived = [3080]

條件:無

每個原outcome先作本題變換,再用同位置權重;不能各自排序S/X/Y/weights。零權重的取值仍是原資料,不以刪除它們修題或推導range。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_EACH_original_outcome_transformation_BEFORE_weight · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL slot3 weight times transformed value := mul(0, 3080)

操作後

Expectation ORIGINAL slot3 weight times transformed value = 0

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot3 := sum(1950, 0)

操作後

Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot3 = 1950

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S025

S027 · calculation

操作前

Expectation ORIGINAL weighted numerator over denominator := div(1950, 30)

操作後

Expectation ORIGINAL weighted numerator over denominator = 65

條件:無

使用原操作數與明示次序作精確整數/有理計算,不用浮點近似。輸入界依題族:不把衍生值重驗成raw輸入,也不給BASE題庫另加SAFE或n64界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S026

S028 · implies

操作前

source roles = [[0, 1, 2, 3], [1, 24, 5, 0], 30, affine_expectation, [53, 53, 125, 3080]]

操作後

derived = [[53, 1272, 625, 0], 1950, 65/1]

條件:無

依已合格同一概率law,E[Z]=Σw_i Z(s_i)/q。仿射為aE[X]+b、同模型相加為E[X]+E[Y]而不要求獨立,不能推成乘積期望公式。常數c的期望是c因權重總和1;負值或未被取到的期望合法,fraction保/1。

步驟識別與依賴

規則:Expectation_LINEARITY_qualified_SAME_law_NOT_independence_or_sample_mean · 依賴:G001, S027

逐步反向核對

  • S028 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weighted numerator over denominator,不以小數近似替代。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot3,不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL slot3 weight times transformed value,不以小數近似替代。
  • S024 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot3 plus b,不以小數近似替代。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot3 a times X,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot2,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL slot2 weight times transformed value,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot2 plus b,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot2 a times X,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot1,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL slot1 weight times transformed value,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot1 plus b,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot1 a times X,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weighted numerator through slot0,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL slot0 weight times transformed value,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot0 plus b,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation affine ORIGINAL slot0 a times X,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weight total through slot3,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weight total through slot2,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weight total through slot1,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Expectation ORIGINAL weight total through slot0,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 反向代回原輸入、欄位角色、論域及本步條件;一致性不表示結論能唯一恢復前提。有限核對、獨立審查、形式證明與發布分開標記。

結論

65/1

依上列完整代值及條件核對得到原題答案;原題編號、格式與狀態保持不變。

本題覆核與來源綁定

覆核日期:2026-10-26

原題、答案、步驟表達式、數值 AST 與既有歷史保持原樣;原來的候選狀態屬於來源歷史,不覆寫為形式化證明。

來源雜湊與覆核憑證
  • input commit: 0f7be61e2c22317a4075561dc822c87d881a50db
  • original question SHA-256: 6dd005d83f89c65b54039d28c147e9f88c37acd49de214e79be6068f6157a184
  • candidate record SHA-256: c5e79bedc15a1678f2facad08e8404abf19f0496239bd79dfc622be1754d02f9
  • semantic review receipt SHA-256: 963099ffc9f754069fdce6792949a85ed350472465eaceb3038fa8011cf672bd
  • question-first witness SHA-256: d7655324c5d11528e1af90b757384cebd3313e19dc5f6f5b9b8ea7624fb06f6f
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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