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第 2760 題:兩個整數半開矩形聯集的面積

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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

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R0004-02760 · q-20261005-advance-20261006-r06-area-0085

原題與已知條件

在等單位正交座標系中,兩軸使用同一長度單位,半開矩形 A=[0,4)×[0,4),B=[1,5)×[1,5)。求 A∪B 的面積平方單位數,端點有序且允許空矩形。

  • G001 — 在等單位正交座標系中,兩軸使用同一長度單位,半開矩形 A=[0,4)×[0,4),B=[1,5)×[1,5)。求 A∪B 的面積平方單位數,端點有序且允許空矩形。

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

orthonormal equal-length coordinate units;half-open regions

操作後

area in squared length units

條件:無

兩軸正交且使用相同長度單位;半開邊界避免相鄰單位格重複包含邊,面積單位是平方單位而非長度。

步驟識別與依賴

規則:half_open_area_convention · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

A width := sub(4, 0)

操作後

A width = 4

條件:無

有序端點的右減左是非負寬度,不把原點位移當面積。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

A height := sub(4, 0)

操作後

A height = 4

條件:無

上減下是非負高度,必使用同一矩形的端點。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

A area := mul(4, 4)

操作後

A area = 16

條件:無

矩形面積為寬乘高;任一零邊長表示空的半開矩形,面積0。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

B width := sub(5, 1)

操作後

B width = 4

條件:無

有序端點的右減左是非負寬度,不把原點位移當面積。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

B height := sub(5, 1)

操作後

B height = 4

條件:無

上減下是非負高度,必使用同一矩形的端點。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

B area := mul(4, 4)

操作後

B area = 16

條件:無

矩形面積為寬乘高;任一零邊長表示空的半開矩形,面積0。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

overlap raw width := sub(4, 1)

操作後

overlap raw width = 3

條件:無

交集左右界分別取較小右界與較大左界。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

overlap raw height := sub(4, 1)

操作後

overlap raw height = 3

條件:無

交集上下界同樣取內側界線。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

raw overlap widths=(3,3)

操作後

nonnegative overlap widths=(3,3)

條件:無

相離或只觸邊時交集面積0;不能相乘兩個負寬度得到虛構正面積。

步驟識別與依賴

規則:empty_intersection_clamp · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

intersection area := mul(3, 3)

操作後

intersection area = 9

條件:無

先截取非負交長,再相乘求交集面積。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

sum of rectangle areas := sum(16, 16)

操作後

sum of rectangle areas = 32

條件:無

先把兩個矩形面積相加,此時交集被算了兩次。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

union area := sub(32, 9)

操作後

union area = 23

條件:無

用有限容斥減去一次交集,使每個區域只計一次。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

A∪B=(A\B) disjoint-union B

操作後

area(A∪B)=23

條件:無

包含、相同、空矩形、相離或交疊皆適用,不能在有交集時直接相加。

步驟識別與依賴

規則:rectangle_union_inclusion_exclusion · 依賴:G001, S013

逐步反向核對

  • S014 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 union area,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 sum of rectangle areas,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 intersection area,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 overlap raw height,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 overlap raw width,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 B area,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 B height,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 B width,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 A area,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 A height,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 A width,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。

結論

23

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: 9dd9c385b9034213bca66096e9c3b216cd6a1996993323a4965beebe8c22e6b3
  • candidate record SHA-256: 6d86f833968d40ae95531df8301338561a5f46577c200a442ebf0cf8d1e3042f
  • semantic review receipt SHA-256: 312ae86315346b8955842a547cb2d09246e1f826755f72c2a51f042e5c7d5c56
  • question-first witness SHA-256: 831f449ed41ff9144a290e534aa32adf7252d15b81c16ed5886a7dfd65dee70c
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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