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第 10155 題:移動上下限的有向積分導數

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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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R0019-10155 · q-20261007-advance-20261009-r01-fundamental-theorem-calculus-0030

原題與已知條件

全實數論域;連續多項式被積函數,FTC的明示充分前提。升冪係數 f=[-8, 5, 0, 1],l(t)=2t+(0)、u(t)=4t+(-8)。H(t)=∫_l(t)^u(t) f(s)ds,求 H′(-2)。

  • G001 — 全實數論域;連續多項式被積函數,FTC的明示充分前提。升冪係數 f=[-8, 5, 0, 1],l(t)=2t+(0)、u(t)=4t+(-8)。H(t)=∫_l(t)^u(t) f(s)ds,求 H′(-2)。

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

raw integrand f=[-8, 5, 0, 1];ascending powers on all R

操作後

normalized coefficients=[-8/1, 5/1, 0/1, 1/1];declared continuous real polynomial

條件:無

本題明示全R連續多項式,積分採有向端點。FTC關係只在這些充分前提下使用,不以有限核對宣稱新增一般FTC形式證明。

步驟識別與依賴

規則:declared_FTC_continuity_hypothesis · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

zero primitive coefficient1 := div(-8, 1)

操作後

zero primitive coefficient1 = -8

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

integrand power=0;coefficient=-8/1

操作後

primitive power=1;coefficient=-8/1

條件:無

c*x^k的零常數原函數把c/(k+1)放在x^(k+1),分母k+1正;導回即c*x^k。另加任意常數仍是原函數。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_primitive_coefficient_rule · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

zero primitive coefficient2 := div(5, 2)

操作後

zero primitive coefficient2 = 5/2

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

integrand power=1;coefficient=5/1

操作後

primitive power=2;coefficient=5/2

條件:無

c*x^k的零常數原函數把c/(k+1)放在x^(k+1),分母k+1正;導回即c*x^k。另加任意常數仍是原函數。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_primitive_coefficient_rule · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

zero primitive coefficient3 := div(0, 3)

操作後

zero primitive coefficient3 = 0

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

integrand power=2;coefficient=0/1

操作後

primitive power=3;coefficient=0/1

條件:無

c*x^k的零常數原函數把c/(k+1)放在x^(k+1),分母k+1正;導回即c*x^k。另加任意常數仍是原函數。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_primitive_coefficient_rule · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

zero primitive coefficient4 := div(1, 4)

操作後

zero primitive coefficient4 = 1/4

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

integrand power=3;coefficient=1/1

操作後

primitive power=4;coefficient=1/4

條件:無

c*x^k的零常數原函數把c/(k+1)放在x^(k+1),分母k+1正;導回即c*x^k。另加任意常數仍是原函數。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_primitive_coefficient_rule · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

original integrand coefficients=[-8/1, 5/1, 0/1, 1/1]

操作後

zero-constant primitive coefficients=[0/1, -8/1, 5/2, 0/1, 1/4]

條件:無

這是方便計算的一個原函數代表,不把常數族丟掉當成唯一原函數。

步驟識別與依賴

規則:zero_constant_polynomial_primitive · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

constructed P0 derivative coefficient0 := mul(1, -8)

操作後

constructed P0 derivative coefficient0 = -8

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

constructed P0:source power=1;coefficient=-8/1

操作後

derivative power=0;coefficient=-8/1

條件:無

次數k乘原係數並把次數降1,常數項不參與;完整保留所有非零高次項。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_derivative_coefficient_rule · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

constructed P0 derivative coefficient1 := mul(2, 5/2)

操作後

constructed P0 derivative coefficient1 = 5

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

constructed P0:source power=2;coefficient=5/2

操作後

derivative power=1;coefficient=5/1

條件:無

次數k乘原係數並把次數降1,常數項不參與;完整保留所有非零高次項。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_derivative_coefficient_rule · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

constructed P0 derivative coefficient2 := mul(3, 0)

操作後

constructed P0 derivative coefficient2 = 0

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · implies

操作前

constructed P0:source power=3;coefficient=0/1

操作後

derivative power=2;coefficient=0/1

條件:無

次數k乘原係數並把次數降1,常數項不參與;完整保留所有非零高次項。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_derivative_coefficient_rule · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

constructed P0 derivative coefficient3 := mul(4, 1/4)

操作後

constructed P0 derivative coefficient3 = 1

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

constructed P0:source power=4;coefficient=1/4

操作後

derivative power=3;coefficient=1/1

條件:無

次數k乘原係數並把次數降1,常數項不參與;完整保留所有非零高次項。

步驟識別與依賴

規則:polynomial_derivative_coefficient_rule · 依賴:G001, S017

S019 · implies

操作前

P0 derivative coefficients=[-8/1, 5/1, 0/1, 1/1];f=[-8/1, 5/1, 0/1, 1/1]

操作後

P0'=f on all R in this declared polynomial model

條件:無

完整係數身份給原函數關係,搭配明示連續前提可用FTC端點差;不是觀察有限點猜函數。

步驟識別與依賴

規則:constructed_primitive_coefficient_identity · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

lower bound m*x := mul(2, -2)

操作後

lower bound m*x = -4

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

lower bound m*x+b := sum(-4, 0)

操作後

lower bound m*x+b = -4

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

upper bound m*x := mul(4, -2)

操作後

upper bound m*x = -8

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · calculation

操作前

upper bound m*x+b := sum(-8, -8)

操作後

upper bound m*x+b = -16

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

H(x)=P0(u(x))-P0(l(x));P0'=f;lower slope=2;upper slope=4

操作後

H'(x)=f(u(x))*upper_slope-f(l(x))*lower_slope

條件:無

先由有向端點差,再對兩個合成各用鏈鎖律;下限整項要減,常數端點斜率0。某點上下限相等不代表速度相同,也不強迫導數0。

步驟識別與依賴

規則:FTC_moving_bounds_two_chain_factors · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

f at upper Horner multiply3 := mul(0, -16)

操作後

f at upper Horner multiply3 = 0

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · calculation

操作前

f at upper Horner add3 := sum(0, 1)

操作後

f at upper Horner add3 = 1

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S025

S027 · calculation

操作前

f at upper Horner multiply2 := mul(1, -16)

操作後

f at upper Horner multiply2 = -16

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S026

S028 · calculation

操作前

f at upper Horner add2 := sum(-16, 0)

操作後

f at upper Horner add2 = -16

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S027

S029 · calculation

操作前

f at upper Horner multiply1 := mul(-16, -16)

操作後

f at upper Horner multiply1 = 256

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S028

S030 · calculation

操作前

f at upper Horner add1 := sum(256, 5)

操作後

f at upper Horner add1 = 261

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S029

S031 · calculation

操作前

f at upper Horner multiply0 := mul(261, -16)

操作後

f at upper Horner multiply0 = -4176

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S030

S032 · calculation

操作前

f at upper Horner add0 := sum(-4176, -8)

操作後

f at upper Horner add0 = -4184

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S031

S033 · calculation

操作前

f at lower Horner multiply3 := mul(0, -4)

操作後

f at lower Horner multiply3 = 0

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S032

S034 · calculation

操作前

f at lower Horner add3 := sum(0, 1)

操作後

f at lower Horner add3 = 1

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S033

S035 · calculation

操作前

f at lower Horner multiply2 := mul(1, -4)

操作後

f at lower Horner multiply2 = -4

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S034

S036 · calculation

操作前

f at lower Horner add2 := sum(-4, 0)

操作後

f at lower Horner add2 = -4

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S035

S037 · calculation

操作前

f at lower Horner multiply1 := mul(-4, -4)

操作後

f at lower Horner multiply1 = 16

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S036

S038 · calculation

操作前

f at lower Horner add1 := sum(16, 5)

操作後

f at lower Horner add1 = 21

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S037

S039 · calculation

操作前

f at lower Horner multiply0 := mul(21, -4)

操作後

f at lower Horner multiply0 = -84

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S038

S040 · calculation

操作前

f at lower Horner add0 := sum(-84, -8)

操作後

f at lower Horner add0 = -92

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S039

S041 · calculation

操作前

upper chain contribution := mul(-4184, 4)

操作後

upper chain contribution = -16736

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S040

S042 · calculation

操作前

lower chain contribution := mul(-92, 2)

操作後

lower chain contribution = -184

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S041

S043 · calculation

操作前

moving bound derivative upper-minus-lower := sub(-16736, -184)

操作後

moving bound derivative upper-minus-lower = -16552

條件:無

按本步原始操作數及指定次序精確計算,保留有號值與分母條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S042

S044 · implies

操作前

point=-2;lower=-4;upper=-16;f(upper)=-4184;f(lower)=-92

操作後

upper contribution=-16736;lower contribution=-184;derivative=-16552/1

條件:無

保留兩端實際位置、兩個被積函數值與兩個斜率,最後作有號相減;不取絕對面積或省掉零/負斜率。

步驟識別與依賴

規則:FTC_moving_bounds_actual_values · 依賴:G001, S043

逐步反向核對

  • S044 · 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。
  • S043 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 moving bound derivative upper-minus-lower,不以小數近似替代。
  • S042 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 lower chain contribution,不以小數近似替代。
  • S041 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 upper chain contribution,不以小數近似替代。
  • S040 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner add0,不以小數近似替代。
  • S039 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner multiply0,不以小數近似替代。
  • S038 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner add1,不以小數近似替代。
  • S037 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner multiply1,不以小數近似替代。
  • S036 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner add2,不以小數近似替代。
  • S035 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner multiply2,不以小數近似替代。
  • S034 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner add3,不以小數近似替代。
  • S033 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at lower Horner multiply3,不以小數近似替代。
  • S032 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner add0,不以小數近似替代。
  • S031 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner multiply0,不以小數近似替代。
  • S030 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner add1,不以小數近似替代。
  • S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner multiply1,不以小數近似替代。
  • S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner add2,不以小數近似替代。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner multiply2,不以小數近似替代。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner add3,不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 f at upper Horner multiply3,不以小數近似替代。
  • S024 · 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。
  • S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 upper bound m*x+b,不以小數近似替代。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 upper bound m*x,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 lower bound m*x+b,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 lower bound m*x,不以小數近似替代。
  • S019 · 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。
  • S018 · 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。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 constructed P0 derivative coefficient3,不以小數近似替代。
  • S016 · 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。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 constructed P0 derivative coefficient2,不以小數近似替代。
  • 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 constructed P0 derivative coefficient1,不以小數近似替代。
  • S012 · 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。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 constructed P0 derivative coefficient0,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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 zero primitive coefficient4,不以小數近似替代。
  • S007 · 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。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 zero primitive coefficient3,不以小數近似替代。
  • S005 · 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。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 zero primitive coefficient2,不以小數近似替代。
  • S003 · 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。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 zero primitive coefficient1,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

-16552/1

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: 974ad2213e23fa786d5334673b65130b1c567a326bd382fcb4f7fde47da011f5
  • candidate record SHA-256: 14202ff276f43bb494225f6eee90e6c3e9b3bd9d1bd4a5fd7c92f08b22361da6
  • semantic review receipt SHA-256: eeb35dc5daab92234bf72827627392b47f38ead4cfb574d4373bebc43c09fbf5
  • question-first witness SHA-256: 3cf8e0d3a00b0df1994db2bfde81f4a31b382e170bdda83ea3d0b68da64e8419
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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