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第 2581 題:有限軌道與週期

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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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R0004-02581 · q-20261013-advance-20261021-r03-orbit-fixed-periodic-0031

原題與已知條件

完整有限狀態自映射。操作=orbit-return-time-audit;資料={"modulus":10,"a":2,"b":-3,"x":5,"p":6}。請依 [modulus,a,b,x,p,T_power_x,returns,least_period,period_exactly_p] 欄序回答。

  • G001 — 完整有限狀態自映射。操作=orbit-return-time-audit;資料={"modulus":10,"a":2,"b":-3,"x":5,"p":6}。請依 [modulus,a,b,x,p,T_power_x,returns,least_period,period_exactly_p] 欄序回答。

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

n=10; a=2; b=-3

操作後

S={0,...,9}; T(z)=(a·z+b) mod n

條件:無

餘數取0到n−1,故每個狀態都有唯一後繼且仍在同一有限集合;負數輸入也不取負餘數。

步驟識別與依賴

規則:finite_self_map · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

start=5

操作後

record each state before its first successor calculation

條件:無

從指定點本身開始,不把第一次更新值誤記為初始狀態。

步驟識別與依賴

規則:orbit_initial_state · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

least period step1 product := mul(2, 5)

操作後

least period step1 product = 10

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

least period step1 affine value := sum(10, -3)

操作後

least period step1 affine value = 7

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

Euclidean division of 7 by 10

操作後

7=0·10+7

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

least period step2 product := mul(2, 7)

操作後

least period step2 product = 14

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

least period step2 affine value := sum(14, -3)

操作後

least period step2 affine value = 11

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

Euclidean division of 11 by 10

操作後

11=1·10+1

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

least period step3 product := mul(2, 1)

操作後

least period step3 product = 2

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

least period step3 affine value := sum(2, -3)

操作後

least period step3 affine value = -1

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

Euclidean division of -1 by 10

操作後

-1=-1·10+9

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

least period step4 product := mul(2, 9)

操作後

least period step4 product = 18

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

least period step4 affine value := sum(18, -3)

操作後

least period step4 affine value = 15

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

Euclidean division of 15 by 10

操作後

15=1·10+5

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S013

S015 · implies

操作前

distinct trace=[5, 7, 1, 9]; first repeated state=5

操作後

cycle_start=0; starting-point least period=4

條件:無

首個重複值定位循環入口。若入口是初始點,重複前各點互異,故首次回返長度就是最小正週期;若入口較晚,初始點不在循環,永不回返。

步驟識別與依賴

規則:finite_orbit_certificate · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

return audit1 product := mul(2, 5)

操作後

return audit1 product = 10

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

return audit1 affine value := sum(10, -3)

操作後

return audit1 affine value = 7

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

Euclidean division of 7 by 10

操作後

7=0·10+7

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

return audit2 product := mul(2, 7)

操作後

return audit2 product = 14

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

return audit2 affine value := sum(14, -3)

操作後

return audit2 affine value = 11

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · implies

操作前

Euclidean division of 11 by 10

操作後

11=1·10+1

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

return audit3 product := mul(2, 1)

操作後

return audit3 product = 2

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · calculation

操作前

return audit3 affine value := sum(2, -3)

操作後

return audit3 affine value = -1

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

Euclidean division of -1 by 10

操作後

-1=-1·10+9

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

return audit4 product := mul(2, 9)

操作後

return audit4 product = 18

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · calculation

操作前

return audit4 affine value := sum(18, -3)

操作後

return audit4 affine value = 15

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S025

S027 · implies

操作前

Euclidean division of 15 by 10

操作後

15=1·10+5

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S026

S028 · calculation

操作前

return audit5 product := mul(2, 5)

操作後

return audit5 product = 10

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S027

S029 · calculation

操作前

return audit5 affine value := sum(10, -3)

操作後

return audit5 affine value = 7

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S028

S030 · implies

操作前

Euclidean division of 7 by 10

操作後

7=0·10+7

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S029

S031 · calculation

操作前

return audit6 product := mul(2, 7)

操作後

return audit6 product = 14

條件:無

先將目前狀態乘以原始係數a,保留其正負號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S030

S032 · calculation

操作前

return audit6 affine value := sum(14, -3)

操作後

return audit6 affine value = 11

條件:無

再加上原始常數b,尚未把此整數當成狀態。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S031

S033 · implies

操作前

Euclidean division of 11 by 10

操作後

11=1·10+1

條件:無

用整除商與非負餘數驗算轉移;n>0且0≤餘數<n,故餘數唯一。

步驟識別與依賴

規則:orbit_successor · 依賴:G001, S032

S034 · implies

操作前

T^6(5)=1; least period=4

操作後

returns=否; period exactly p=否

條件:無

T^p(x)=x只表示回返;若最小正週期為d,回返時間是d的正倍數,不能把每個回返p都稱最小週期。

步驟識別與依賴

規則:return_vs_least_period · 依賴:G001, S033

逐步反向核對

  • S034 · 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。
  • S033 · 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。
  • S032 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit6 affine value,不以小數近似替代。
  • S031 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit6 product,不以小數近似替代。
  • S030 · 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。
  • S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit5 affine value,不以小數近似替代。
  • S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit5 product,不以小數近似替代。
  • S027 · 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。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit4 affine value,不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit4 product,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 return audit3 affine value,不以小數近似替代。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit3 product,不以小數近似替代。
  • S021 · 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。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit2 affine value,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit2 product,不以小數近似替代。
  • 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 return audit1 affine value,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 return audit1 product,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 依固定自映射重播循環;只對這個完整有限模型推出回返或不回返,不延伸到未給定的系統。
  • 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 least period step4 affine value,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 least period step4 product,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 least period step3 affine value,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 least period step3 product,不以小數近似替代。
  • S008 · 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。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 least period step2 affine value,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 least period step2 product,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 least period step1 affine value,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 least period step1 product,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 — 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

(10, 2, -3, 5, 6, 1, 否, 4, 否)

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: cd50eb6a29a129b129b9a17304a39b683304468bab5246f6d256d18cf35366e2
  • candidate record SHA-256: dc540635aa49b490df069be0f1c98a88701a1817bb159804b620daa62d293303
  • semantic review receipt SHA-256: 312ae86315346b8955842a547cb2d09246e1f826755f72c2a51f042e5c7d5c56
  • question-first witness SHA-256: 831f449ed41ff9144a290e534aa32adf7252d15b81c16ed5886a7dfd65dee70c
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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