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第 7862 題:加倍第一列的消去操作

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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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R0014-07862 · q-20261012-advance-20261016-r05-system-linear-equations-0062

原題與已知條件

R上兩元兩式;rows每列[a,b,c]代表a*x+b*y=c。rows=[[1, 0, -1], [0, 1, 2]]、t=1。只把row2改row2+t*row1。求 (新rows, 前分類列[D,rankA,rankAb,class,solution或marker], 後分類列, 可逆列操作資格)。

  • G001 — R上兩元兩式;rows每列[a,b,c]代表a*x+b*y=c。rows=[[1, 0, -1], [0, 1, 2]]、t=1。只把row2改row2+t*row1。求 (新rows, 前分類列[D,rankA,rankAb,class,solution或marker], 後分類列, 可逆列操作資格)。

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

rows=[[1, 0, -1], [0, 1, 2]]

操作後

each row [a,b,c] means a*x+b*y=c over R

條件:無

兩式須同時成立,右側常數不是第三個未知數。退化零係數列也保留,不能先假設行列式非零。

步驟識別與依賴

規則:two_equations_real_system_scope · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

before ae := mul(1, 1)

操作後

before ae = 1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

before bd := mul(0, 0)

操作後

before bd = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

before D := sub(1, 0)

操作後

before D = 1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

before af := mul(1, 2)

操作後

before af = 2

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

before cd := mul(-1, 0)

操作後

before cd = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

before minor_x_rhs := sub(2, 0)

操作後

before minor_x_rhs = 2

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

before bf := mul(0, 2)

操作後

before bf = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

before ce := mul(-1, 1)

操作後

before ce = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

before minor_y_rhs := sub(0, -1)

操作後

before minor_y_rhs = 1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

phase=before;rows=[[1, 0, -1], [0, 1, 2]];2x2 minors=[1, 2, 1]

操作後

rankA=2;rankAb=2

條件:無

係數矩陣的非零2×2子式給秩2;否則查是否有非零係數給秩1。增廣矩陣有三個2×2子式,全部為0才再查非零格,不能漏右側常數。

步驟識別與依賴

規則:system_rank_from_complete_minors · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

before x numerator := sub(0, 1)

操作後

before x numerator = -1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

before x solution := div(-1, 1)

操作後

before x solution = -1

條件:無

分母已另核非零,作精確有理數除法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

before y solution := div(2, 1)

操作後

before y solution = 2

條件:無

分母已另核非零,作精確有理數除法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

before solution row0 ax := mul(1, -1)

操作後

before solution row0 ax = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

before solution row0 by := mul(0, 2)

操作後

before solution row0 by = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

before solution row0 lhs := sum(-1, 0)

操作後

before solution row0 lhs = -1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

before solution row0 residual := sub(-1, -1)

操作後

before solution row0 residual = 0

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

before solution row1 ax := mul(0, -1)

操作後

before solution row1 ax = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

before solution row1 by := mul(1, 2)

操作後

before solution row1 by = 2

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

before solution row1 lhs := sum(0, 2)

操作後

before solution row1 lhs = 2

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

before solution row1 residual := sub(2, 2)

操作後

before solution row1 residual = 0

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

phase=before;D=1;D*x=-1;D*y=2

操作後

solution=[-1/1, 2/1];row residuals=[0, 0]

條件:無

非零D允許Cramer消去後除法:D·x=ce−bf,D·y=af−cd。再把有理解代回兩個原列,兩殘差都0;非零D也保證唯一。

步驟識別與依賴

規則:system_unique_solution_substitution · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

phase=before;rankA=2;rankAb=2;unknowns=2

操作後

class=唯一解;solution/status=[-1/1, 2/1]

條件:無

兩秩不等表示有矛盾列,無解;相等且秩小於2有自由變數,在R上有無限多解;秩2才給唯一解。D=0時不做除以D。

步驟識別與依賴

規則:system_consistency_and_free_variables · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

t row1[0] := mul(1, 1)

操作後

t row1[0] = 1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · calculation

操作前

t row1[1] := mul(1, 0)

操作後

t row1[1] = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S025

S027 · calculation

操作前

t row1[2] := mul(1, -1)

操作後

t row1[2] = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S026

S028 · calculation

操作前

row2+t row1[0] := sum(0, 1)

操作後

row2+t row1[0] = 1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S027

S029 · calculation

操作前

row2+t row1[1] := sum(1, 0)

操作後

row2+t row1[1] = 1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S028

S030 · calculation

操作前

row2+t row1[2] := sum(2, -1)

操作後

row2+t row1[2] = 1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S029

S031 · implies

操作前

operation=system-eliminate-row;t=1;old rows=[[1, 0, -1], [0, 1, 2]]

操作後

new rows=[[1, 0, -1], [1, 1, 1]];invertible=是;inverse=row2 -> row2-(1)*row1

條件:無

整列操作包括右側常數。加任意t倍另一列的逆操作是加−t倍;縮放只有t≠0才可除回。t=0可能恰好保留冗餘系統的解集,但操作本身仍不可逆。

步驟識別與依賴

規則:row_operation_inverse_guard · 依賴:G001, S030

S032 · calculation

操作前

after ae := mul(1, 1)

操作後

after ae = 1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S031

S033 · calculation

操作前

after bd := mul(0, 1)

操作後

after bd = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S032

S034 · calculation

操作前

after D := sub(1, 0)

操作後

after D = 1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S033

S035 · calculation

操作前

after af := mul(1, 1)

操作後

after af = 1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S034

S036 · calculation

操作前

after cd := mul(-1, 1)

操作後

after cd = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S035

S037 · calculation

操作前

after minor_x_rhs := sub(1, -1)

操作後

after minor_x_rhs = 2

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S036

S038 · calculation

操作前

after bf := mul(0, 1)

操作後

after bf = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S037

S039 · calculation

操作前

after ce := mul(-1, 1)

操作後

after ce = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S038

S040 · calculation

操作前

after minor_y_rhs := sub(0, -1)

操作後

after minor_y_rhs = 1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S039

S041 · implies

操作前

phase=after;rows=[[1, 0, -1], [1, 1, 1]];2x2 minors=[1, 2, 1]

操作後

rankA=2;rankAb=2

條件:無

係數矩陣的非零2×2子式給秩2;否則查是否有非零係數給秩1。增廣矩陣有三個2×2子式,全部為0才再查非零格,不能漏右側常數。

步驟識別與依賴

規則:system_rank_from_complete_minors · 依賴:G001, S040

S042 · calculation

操作前

after x numerator := sub(0, 1)

操作後

after x numerator = -1

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S041

S043 · calculation

操作前

after x solution := div(-1, 1)

操作後

after x solution = -1

條件:無

分母已另核非零,作精確有理數除法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S042

S044 · calculation

操作前

after y solution := div(2, 1)

操作後

after y solution = 2

條件:無

分母已另核非零,作精確有理數除法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S043

S045 · calculation

操作前

after solution row0 ax := mul(1, -1)

操作後

after solution row0 ax = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S044

S046 · calculation

操作前

after solution row0 by := mul(0, 2)

操作後

after solution row0 by = 0

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S045

S047 · calculation

操作前

after solution row0 lhs := sum(-1, 0)

操作後

after solution row0 lhs = -1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S046

S048 · calculation

操作前

after solution row0 residual := sub(-1, -1)

操作後

after solution row0 residual = 0

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S047

S049 · calculation

操作前

after solution row1 ax := mul(1, -1)

操作後

after solution row1 ax = -1

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S048

S050 · calculation

操作前

after solution row1 by := mul(1, 2)

操作後

after solution row1 by = 2

條件:無

用本位置明示的純量與分量相乘,不改成內積或逐項矩陣乘法。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S049

S051 · calculation

操作前

after solution row1 lhs := sum(-1, 2)

操作後

after solution row1 lhs = 1

條件:無

把已對齊的同一分量或同一位置相加,不跨分量配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S050

S052 · calculation

操作前

after solution row1 residual := sub(1, 1)

操作後

after solution row1 residual = 0

條件:無

按題目指定的前項減後項,保留殘差的正負。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S051

S053 · implies

操作前

phase=after;D=1;D*x=-1;D*y=2

操作後

solution=[-1/1, 2/1];row residuals=[0, 0]

條件:無

非零D允許Cramer消去後除法:D·x=ce−bf,D·y=af−cd。再把有理解代回兩個原列,兩殘差都0;非零D也保證唯一。

步驟識別與依賴

規則:system_unique_solution_substitution · 依賴:G001, S052

S054 · implies

操作前

phase=after;rankA=2;rankAb=2;unknowns=2

操作後

class=唯一解;solution/status=[-1/1, 2/1]

條件:無

兩秩不等表示有矛盾列,無解;相等且秩小於2有自由變數,在R上有無限多解;秩2才給唯一解。D=0時不做除以D。

步驟識別與依賴

規則:system_consistency_and_free_variables · 依賴:G001, S053

逐步反向核對

  • S054 · 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。
  • S053 · 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。
  • S052 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row1 residual,不以小數近似替代。
  • S051 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row1 lhs,不以小數近似替代。
  • S050 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row1 by,不以小數近似替代。
  • S049 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row1 ax,不以小數近似替代。
  • S048 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row0 residual,不以小數近似替代。
  • S047 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row0 lhs,不以小數近似替代。
  • S046 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row0 by,不以小數近似替代。
  • S045 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after solution row0 ax,不以小數近似替代。
  • S044 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after y solution,不以小數近似替代。
  • S043 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after x solution,不以小數近似替代。
  • S042 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after x numerator,不以小數近似替代。
  • S041 · 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。
  • S040 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after minor_y_rhs,不以小數近似替代。
  • S039 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after ce,不以小數近似替代。
  • S038 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after bf,不以小數近似替代。
  • S037 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after minor_x_rhs,不以小數近似替代。
  • S036 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after cd,不以小數近似替代。
  • S035 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after af,不以小數近似替代。
  • S034 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after D,不以小數近似替代。
  • S033 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after bd,不以小數近似替代。
  • S032 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 after ae,不以小數近似替代。
  • S031 · 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。
  • S030 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 row2+t row1[2],不以小數近似替代。
  • S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 row2+t row1[1],不以小數近似替代。
  • S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 row2+t row1[0],不以小數近似替代。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 t row1[2],不以小數近似替代。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 t row1[1],不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 t row1[0],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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row1 residual,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row1 lhs,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row1 by,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row1 ax,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row0 residual,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row0 lhs,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row0 by,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before solution row0 ax,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before y solution,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before x solution,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before x numerator,不以小數近似替代。
  • S011 · 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。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before minor_y_rhs,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before ce,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before bf,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before minor_x_rhs,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before cd,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before af,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before D,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before bd,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 before ae,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, 0, -1], [1, 1, 1]], [1, 2, 2, 唯一解, [-1/1, 2/1]], [1, 2, 2, 唯一解, [-1/1, 2/1]], 是)

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: 93c3ec0f79982a4c7fcbe5c646a414e6261cef63e0b246117587e142548c90c0
  • candidate record SHA-256: ac7b6f0ef78d5c75756e875829286020d04972c09241938b26a8d24bd72b8a87
  • semantic review receipt SHA-256: 23ba8196e85a09c03add0a87f96bec5d67a00dc648d1d68eef89101525b41a77
  • question-first witness SHA-256: 17d59afc327b7cb8b6e588686d6dc1abbccd384d8ba32b8c046652f96821d705
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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