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第 31137 題:多項式合成的鏈式導數

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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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R0061-31137 · q-20261007-advance-20261008-r05-derivative-rules-0087

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。升冪係數 f=[-1, 4, 2, 1]、g=[6, 1, 3, 1],兩輸入多項式各至多三次;求 f∘g 在 x=2 的導數值。

  • G001 — 全實數論域,以下函數/點均以明示實數模型解讀。升冪係數 f=[-1, 4, 2, 1]、g=[6, 1, 3, 1],兩輸入多項式各至多三次;求 f∘g 在 x=2 的導數值。

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-derivative-rule-chain, derivative_chain, domain, reals]

操作後

derived = [[integer_derivative_value]]

條件:無

先核本題欄位與來源協議:distance只用完整座標frame,其他用domain;離散運算local-hyphen,舊bank用underscore。輸出欄序及型別依題族,保留原始中英資料與狀態。

步驟識別與依賴

規則:R61_SOURCE_exact_keys_operation_domain_OR_frame_and_output_roles · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

source roles = [f OUTER or first, [-1, 4, 2, 1]]

操作後

derived = [[-1, 4, 2, 1]]

條件:無

先驗raw係數向量1..4及每個SAFE整數,再修去尾零但保留零多項式[0]。已給的是整個R上多項式法則,不能把少數樣本當可微性證明。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_RAW_ascending_arity_BEFORE_trim_whole_polynomial_R · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

source roles = [g INNER or second, [6, 1, 3, 1]]

操作後

derived = [[6, 1, 3, 1]]

條件:無

先驗raw係數向量1..4及每個SAFE整數,再修去尾零但保留零多項式[0]。已給的是整個R上多項式法則,不能把少數樣本當可微性證明。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_RAW_ascending_arity_BEFORE_trim_whole_polynomial_R · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

f derivative coefficient power1 := mul(1, 4)

操作後

f derivative coefficient power1 = 4

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

f derivative coefficient power2 := mul(2, 2)

操作後

f derivative coefficient power2 = 4

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

f derivative coefficient power3 := mul(3, 1)

操作後

f derivative coefficient power3 = 3

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

source roles = [f, [-1, 4, 2, 1]]

操作後

derived = [[4, 4, 3]]

條件:無

逐項用(a_k x^k)′=k a_k x^(k−1),常數導數為0。全部非零高次項都保留,不截成raw向量界。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_POWER_rule_EVERY_nonconstant_term_constant_derivative_zero · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

g derivative coefficient power1 := mul(1, 1)

操作後

g derivative coefficient power1 = 1

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

g derivative coefficient power2 := mul(2, 3)

操作後

g derivative coefficient power2 = 6

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

g derivative coefficient power3 := mul(3, 1)

操作後

g derivative coefficient power3 = 3

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

source roles = [g, [6, 1, 3, 1]]

操作後

derived = [[1, 6, 3]]

條件:無

逐項用(a_k x^k)′=k a_k x^(k−1),常數導數為0。全部非零高次項都保留,不截成raw向量界。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_POWER_rule_EVERY_nonconstant_term_constant_derivative_zero · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power2 times argument := mul(0, 2)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power2 times argument = 0

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient := sum(0, 3)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient = 3

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power1 times argument := mul(3, 2)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power1 times argument = 6

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient := sum(6, 6)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient = 12

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power0 times argument := mul(12, 2)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power0 times argument = 24

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

g derivative at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient := sum(24, 1)

操作後

g derivative at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient = 25

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

source roles = [g derivative at ORIGINAL x, [1, 6, 3], 2]

操作後

derived = [25]

條件:無

升冪資料由最高次開始Horner,逐次乘明示argument再加原係數,包含所有零項;不將inner值誤換為原x。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_HORNER_ALL_coefficients_AT_declared_argument · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power3 times argument := mul(0, 2)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power3 times argument = 0

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power3 plus coefficient := sum(0, 1)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power3 plus coefficient = 1

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power2 times argument := mul(1, 2)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power2 times argument = 2

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient := sum(2, 3)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient = 5

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power1 times argument := mul(5, 2)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power1 times argument = 10

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S022

S024 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient := sum(10, 1)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient = 11

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power0 times argument := mul(11, 2)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power0 times argument = 22

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · calculation

操作前

g INNER at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient := sum(22, 6)

操作後

g INNER at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient = 28

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S025

S027 · implies

操作前

source roles = [g INNER at ORIGINAL x, [6, 1, 3, 1], 2]

操作後

derived = [28]

條件:無

升冪資料由最高次開始Horner,逐次乘明示argument再加原係數,包含所有零項;不將inner值誤換為原x。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_HORNER_ALL_coefficients_AT_declared_argument · 依賴:G001, S026

S028 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power2 times argument := mul(0, 28)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power2 times argument = 0

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S027

S029 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power2 plus coefficient := sum(0, 3)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power2 plus coefficient = 3

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S028

S030 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power1 times argument := mul(3, 28)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power1 times argument = 84

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S029

S031 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power1 plus coefficient := sum(84, 4)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power1 plus coefficient = 88

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S030

S032 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power0 times argument := mul(88, 28)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power0 times argument = 2464

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S031

S033 · calculation

操作前

f derivative at INNER g(x) Horner power0 plus coefficient := sum(2464, 4)

操作後

f derivative at INNER g(x) Horner power0 plus coefficient = 2468

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S032

S034 · implies

操作前

source roles = [f derivative at INNER g(x), [4, 4, 3], 28]

操作後

derived = [2468]

條件:無

升冪資料由最高次開始Horner,逐次乘明示argument再加原係數,包含所有零項;不將inner值誤換為原x。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_HORNER_ALL_coefficients_AT_declared_argument · 依賴:G001, S033

S035 · calculation

操作前

Derivative chain ORIGINAL outer derivative at gx times inner derivative := mul(2468, 25)

操作後

Derivative chain ORIGINAL outer derivative at gx times inner derivative = 61700

條件:無

保留原操作數與次序,作精確整數計算;只對原始輸入檢查SAFE,衍生整數不再套上輸入界,且不用浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S034

S036 · implies

操作前

source roles = [[-1, 4, 2, 1], [6, 1, 3, 1], 2, [4, 4, 3], [1, 6, 3]]

操作後

derived = [28, 2468, 25, 61700]

條件:無

h=f∘g,先求g(x),再求f′(g(x)),最後乘g′(x)。不是f′(x)g′(x),也不是反過來g∘f;所有多項式及常數項都有效。

步驟識別與依賴

規則:Derivative_CHAIN_outer_f_inner_g_argument_AND_inner_factor · 依賴:G001, S035

逐步反向核對

  • S036 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S035 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Derivative chain ORIGINAL outer derivative at gx times inner derivative,不以小數近似替代。
  • S034 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S033 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power0 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S032 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power0 times argument,不以小數近似替代。
  • S031 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power1 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S030 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power1 times argument,不以小數近似替代。
  • S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power2 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative at INNER g(x) Horner power2 times argument,不以小數近似替代。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power0 times argument,不以小數近似替代。
  • S024 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power1 times argument,不以小數近似替代。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power2 times argument,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power3 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g INNER at ORIGINAL x Horner power3 times argument,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power0 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power0 times argument,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power1 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power1 times argument,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power2 plus coefficient,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative at ORIGINAL x Horner power2 times argument,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative coefficient power3,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative coefficient power2,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 g derivative coefficient power1,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative coefficient power3,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative coefficient power2,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f derivative coefficient power1,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以原始輸入、型別及本步條件反向代回核對,不聲稱結論能唯一還原所有前提。這是來源綁定候選,不是獨立審查或形式證明。

結論

61700

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: 1aeb65b1a36ba1adfdedd38b41c4fbb0f95e0ffb086b4c8d0c642d263d60e2ca
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  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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