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第 3720 題:實二階矩陣的降冪特徵多項式

本頁導覽
  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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R0006-03720 · q-20261007-advance-20261009-r07-eigenvalue-0020

原題與已知條件

實二階方陣與精確整數資料。M=[[7,2],[-1,20]]。列 det(tI−M) 的降冪係數 (t²係數, t係數, 常數),採整數有序三元組。

  • G001 — 實二階方陣與精確整數資料。M=[[7,2],[-1,20]]。列 det(tI−M) 的降冪係數 (t²係數, t係數, 常數),採整數有序三元組。

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

[[7, 2], [-1, 20]]

操作後

exact real2×2 matrix;no spectrum or diagonalization inferred

條件:無

只處理宣告的實二階矩陣;係數、判別式或單一候選殘差都不自動給出完整譜或可對角化性。

步驟識別與依賴

規則:two_by_two_matrix_scope · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

trace := sum(7, 20)

操作後

trace = 27

條件:無

跡為主對角線之和。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

diagonal product := mul(7, 20)

操作後

diagonal product = 140

條件:無

行列式第一項a·d。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

off-diagonal product := mul(2, -1)

操作後

off-diagonal product = -2

條件:無

第二項為b·c,後續要減而非加。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

determinant := sub(140, -2)

操作後

determinant = 142

條件:無

精確計算ad−bc。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

negative trace := mul(-1, 27)

操作後

negative trace = -27

條件:無

det(tI−M)的線性項係數是−trace,保留負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

det(tI−M)=(t−7)(t−20)−(2)(-1)

操作後

t²+(-27)t+(142)

條件:無

展開二階行列式得到降冪係數(1,−trace,det);維持欄序及線性項的負跡,不由係數逕推可對角化性。

步驟識別與依賴

規則:characteristic_polynomial_expansion · 依賴:G001, S006

逐步反向核對

  • 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 negative trace,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 determinant,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 off-diagonal product,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 diagonal product,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 trace,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

(1, -27, 142)

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: e3577995c1506541926b8471b1b6f1af296e991146ec64476948bb36aa394d7c
  • candidate record SHA-256: f2360788bcb64a16503c0dfbae6948ba033ae5adfa4462c10021c18facb2136d
  • semantic review receipt SHA-256: 568eefd71709ac3dc16a0d5b3b4ad3e83376a8ef300c9e5493eee0721500b29d
  • question-first witness SHA-256: d964b91bedb9d4918bbc055f567762a09f5a58af6c876268e719d5100332d855
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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