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第 4148 題:共模型的差期望

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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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R0007-04148 · q-20261008-advance-20261010-r05-expectation-0048

原題與已知條件

有限歸一化模型;S={0,…,2},F=𝒫(S),質量=[23, 2, 1]、D=26,權重為質量/D;X值=[-22, 2, 23]、Y值=[1, -1, -22],X與Y共用S和權重,不假設獨立。求 E[X]−E[Y],亦即 E[X−Y]。

  • G001 — 有限歸一化模型;S={0,…,2},F=𝒫(S),質量=[23, 2, 1]、D=26,權重為質量/D;X值=[-22, 2, 23]、Y值=[1, -1, -22],X與Y共用S和權重,不假設獨立。求 E[X]−E[Y],亦即 E[X−Y]。

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 · calculation

操作前

total mass numerator := sum(23, 2, 1)

操作後

total mass numerator = 26

條件:無

非負整數質量要加總成D,權重才恰歸一化。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

indexed masses=[23, 2, 1];D=26

操作後

probabilities=[23/26, 1/13, 1/26]

條件:無

樣本索引從0起,質量、X與Y值按相同索引對齊;零質量結果仍保留,負隨機變數值合法。

步驟識別與依賴

規則:indexed_normalized_expectation_model · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

X weighted numerator0 := mul(23, -22)

操作後

X weighted numerator0 = -506

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

X contribution0 := div(-506, 26)

操作後

X contribution0 = -253/13

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

X weighted numerator1 := mul(2, 2)

操作後

X weighted numerator1 = 4

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

X contribution1 := div(4, 26)

操作後

X contribution1 = 2/13

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

X weighted numerator2 := mul(1, 23)

操作後

X weighted numerator2 = 23

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

X contribution2 := div(23, 26)

操作後

X contribution2 = 23/26

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

X expectation := sum(-253/13, 2/13, 23/26)

操作後

X expectation = -479/26

條件:無

完整相加全部逐點期望項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

Y weighted numerator0 := mul(23, 1)

操作後

Y weighted numerator0 = 23

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

Y contribution0 := div(23, 26)

操作後

Y contribution0 = 23/26

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

Y weighted numerator1 := mul(2, -1)

操作後

Y weighted numerator1 = -2

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

Y contribution1 := div(-2, 26)

操作後

Y contribution1 = -1/13

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

Y weighted numerator2 := mul(1, -22)

操作後

Y weighted numerator2 = -22

條件:無

將此索引質量乘同索引值,不能刪掉零質量後錯位。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

Y contribution2 := div(-22, 26)

操作後

Y contribution2 = -11/13

條件:無

除以共同正分母;每個零項也保留其索引位置。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

Y expectation := sum(23/26, -1/13, -11/13)

操作後

Y expectation = -1/26

條件:無

完整相加全部逐點期望項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

difference of expectations := sub(-479/26, -1/26)

操作後

difference of expectations = -239/13

條件:無

同一模型中逐點加權和相減,等於差的期望。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

E[X]=-479/26;E[Y]=-1/26

操作後

E[X]−E[Y]=E[X−Y]=-239/13

條件:無

有限和分配律給線性,完全不需要X、Y獨立。

步驟識別與依賴

規則:expectation_linearity_without_independence · 依賴:G001, S017

逐步反向核對

  • 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 difference of expectations,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y expectation,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y contribution2,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y weighted numerator2,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y contribution1,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y weighted numerator1,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y contribution0,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Y weighted numerator0,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X expectation,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X contribution2,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X weighted numerator2,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X contribution1,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X weighted numerator1,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X contribution0,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 X weighted numerator0,不以小數近似替代。
  • S002 · 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。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 total mass numerator,不以小數近似替代。

結論

-239/13

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: 34baaf45932dbe5af5653e1dfdace8ea3b350399e1540d2ad42d457fba80d37e
  • candidate record SHA-256: 39bb19c433b8a02d3eeeaddd8e462c27de3e25bc3a016919ce89c7445f1db0b7
  • semantic review receipt SHA-256: faf0582c0184613e6fae207374056133eae600883a29c67d8438113bbe3c485a
  • question-first witness SHA-256: 4b283b6ff424b1d22caa36f3552b0fa21b1b66a0a883d7cbe9cedc8dd77b2e42
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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