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第 8545 題:指定非零步長的有限差商

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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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R0016-08545 · q-20261007-advance-20261008-r04-derivative-0070

原題與已知條件

全實數論域,以下函數/點均以明示實數模型解讀。f(x)=-19x²+(7)x+(38),x=2、整數步長 h=-2≠0。求 (f(x+h)−f(x))/h,採最簡正分母分數。

  • G001 — 全實數論域,以下函數/點均以明示實數模型解讀。f(x)=-19x²+(7)x+(38),x=2、整數步長 h=-2≠0。求 (f(x+h)−f(x))/h,採最簡正分母分數。

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

declared real formula on all R;derivative means the two-sided h->0 quotient limit

操作後

finite-step evaluation and derivative existence are separate

條件:無

導數由[f(x+h)−f(x)]/h在h→0、h≠0的雙側極限定義;有限一次代值不是任意函數可微的證據。

步驟識別與依賴

規則:derivative_limit_definition_scope · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

at original x a*x := mul(-19, 2)

操作後

at original x a*x = -38

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

at original x a*x+b := sum(-38, 7)

操作後

at original x a*x+b = -31

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

at original x (a*x+b)*x := mul(-31, 2)

操作後

at original x (a*x+b)*x = -62

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

at original x f(x) := sum(-62, 38)

操作後

at original x f(x) = -24

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

f(t)=(-19)*t^2+(7)*t+(38);x=2;f(x)=-24;h!=0

操作後

f(x+h)-f(x)=h*(2*(-19)*(2)+(7)+(-19)*h)

條件:無

用(x+h)²=x²+2xh+h²展開,常數項與原x項相消,再提出h。a2=0時仍是合法的低次模型,不另要求首項非零。

步驟識別與依賴

規則:quadratic_increment_factorization · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

twice quadratic coefficient := mul(2, -19)

操作後

twice quadratic coefficient = -38

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

twice a times x := mul(-38, 2)

操作後

twice a times x = -76

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

linear part of quotient := sum(-76, 7)

操作後

linear part of quotient = -69

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

shifted input x+h := sum(2, -2)

操作後

shifted input x+h = 0

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

at shifted x a*x := mul(-19, 0)

操作後

at shifted x a*x = 0

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

at shifted x a*x+b := sum(0, 7)

操作後

at shifted x a*x+b = 7

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

at shifted x (a*x+b)*x := mul(7, 0)

操作後

at shifted x (a*x+b)*x = 0

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

at shifted x f(x) := sum(0, 38)

操作後

at shifted x f(x) = 38

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

finite increment f(x+h)-f(x) := sub(38, -24)

操作後

finite increment f(x+h)-f(x) = 62

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

specified finite quotient := div(62, -2)

操作後

specified finite quotient = -31

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

finite-step quadratic correction := mul(-19, -2)

操作後

finite-step quadratic correction = 38

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

expanded finite quotient := sum(-69, 38)

操作後

expanded finite quotient = -31

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

finite quotient minus derivative := sub(-31, -69)

操作後

finite quotient minus derivative = 38

條件:無

依本步的原始操作數與運算順序精確計算;除法前須先核分母非零。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · implies

操作前

h=-2;finite quotient=-31/1;derivative value=-69

操作後

difference=38;a2*h=38

條件:無

這裡保留原題指定非零h,答案是有限差商,與導數的差為a2*h。仿射等特殊情形數值可相同,但不能倒推一般有限差商就是導數或證明可微。

步驟識別與依賴

規則:finite_difference_not_derivative_limit · 依賴:G001, S019

逐步反向核對

  • S020 · 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。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 finite quotient minus derivative,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 expanded finite quotient,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 finite-step quadratic correction,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 specified finite quotient,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 finite increment f(x+h)-f(x),不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at shifted x f(x),不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at shifted x (a*x+b)*x,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at shifted x a*x+b,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at shifted x a*x,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 shifted input x+h,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 linear part of quotient,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 twice a times x,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 twice quadratic coefficient,不以小數近似替代。
  • S006 · 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。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at original x f(x),不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at original x (a*x+b)*x,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at original x a*x+b,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 at original x a*x,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

-31/1

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: 673d08ecdd713d95b7454e6303ecc9a7b45204577cd17b56d899143559022e4a
  • candidate record SHA-256: cc0a6cb5b4a87195bc9b3087143347dc755b68dc266188d86f559c9ec6f7843f
  • semantic review receipt SHA-256: 00fcddb10a9fb0f56697308976a52e68e2537472bd8e68ecbe96d3c4553f4ad2
  • question-first witness SHA-256: 198e04380b2d32aef2375b07ca0df1f8afa454d1184993173fad8a3c9187a3d1
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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