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第 29490 題:簡諧振子精確切片

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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

返回所在分頁 148

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R0057-29490 · q-20261013-advance-20261022-r01-harmonic-oscillator-model-0065

原題與已知條件

無阻尼線性振子模型m x_second+k x=0。操作=oscillator-polynomial-residual;資料={"coefficients":[2,2,-3],"mass":[3,1],"spring":[3,1],"x":2}。請依 [coefficients,x,position,acceleration,mass,spring,residual,zero_at_x] 欄序回答。

  • G001 — 無阻尼線性振子模型m x_second+k x=0。操作=oscillator-polynomial-residual;資料={"coefficients":[2,2,-3],"mass":[3,1],"spring":[3,1],"x":2}。請依 [coefficients,x,position,acceleration,mass,spring,residual,zero_at_x] 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

source roles = [qf-str22-oscillator-polynomial-residual, oscillator-polynomial-residual]

操作後

derived = [[coefficients, x, position, acceleration, mass, spring, residual, zero_at_x]]

條件:無

此銀行依原tuple欄序與hyphen operation。fraction約分、正分母且整數省略/1,與前輪舊契約不同;不改原中英快照或題意。

步驟識別與依賴

規則:STR22_exact_interface_and_source_ORDERED_tuple_roles · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

source roles = [Oscillator mass, [3, 1]]

操作後

derived = [3, 3, 1]

條件:無

原rational必須二元pair且raw分子/分母各在±1e6、分母非0。先正分母與gcd約分;不能接受scalar或先約分再繞過raw輸入界。

步驟識別與依賴

規則:STR22_RAW_rational_PAIR_profile_and_sign_gcd_normalization · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

source roles = [Oscillator spring, [3, 1]]

操作後

derived = [3, 3, 1]

條件:無

原rational必須二元pair且raw分子/分母各在±1e6、分母非0。先正分母與gcd約分;不能接受scalar或先約分再繞過raw輸入界。

步驟識別與依賴

規則:STR22_RAW_rational_PAIR_profile_and_sign_gcd_normalization · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

source roles = [3, 3]

操作後

derived = [[是, 是], 是]

條件:無

無阻尼線性振子m*x_second+k*x=0先要求m,k皆嚴格正;qualification可有0/負值作No,不先abs或替換。

步驟識別與依賴

規則:Oscillator_BOTH_strict_model_qualifications_not_repaired · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient0 := mul(2, 1)

操作後

Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient0 = 2

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient1 := mul(-3, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient1 = -6

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL second derivative coefficient0 := mul(-6, 1)

操作後

Oscillator ORIGINAL second derivative coefficient0 = -6

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

source roles = [[2, 2, -3]]

操作後

derived = [[2, -6], [-6]]

條件:無

按升冪對每一項用d(c_i*x^i)=i*c_i*x^(i-1)兩次。保原coeff vector與trailing zeros;空derivative vector為零,不加constant/nonconstant限制或derived係數1000界。

步驟識別與依賴

規則:Oscillator_WHOLE_polynomial_differentiate_TWICE_ALL_coefficients · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree2 := mul(0, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree2 = 0

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree2 := sum(0, -3)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree2 = -3

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree1 := mul(-3, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree1 = -6

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree1 := sum(-6, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree1 = -4

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree0 := mul(-4, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree0 = -8

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree0 := sum(-8, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL position Horner add degree0 = -6

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL acceleration Horner multiply degree0 := mul(0, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL acceleration Horner multiply degree0 = 0

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL acceleration Horner add degree0 := sum(0, -6)

操作後

Oscillator ORIGINAL acceleration Horner add degree0 = -6

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · implies

操作前

source roles = [[2, 2, -3], [-6], 2]

操作後

derived = [[-6, -6]]

條件:無

同一指定x對原polynomial及二階導數完整Horner;整數evaluate本身無1e6 cap,後續原rational乘加才按來源profile。

步驟識別與依賴

規則:Oscillator_ORIGINAL_Horner_position_AND_acceleration_at_SAMEpoint · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL mass times acceleration := mul(3, -6)

操作後

Oscillator ORIGINAL mass times acceleration = -18

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL mass times acceleration, mul, [3, -6]]

操作後

derived = [[1, 1], [-18, 1], -18]

條件:無

來源加法先取分母gcd,乘法先cross-cancel,再驗本步raw numerator與denominator各<=1e6,最後才約分;除法另先驗非零及reciprocal。不能誤用未消約乘積界,也不能先最終約分才驗界。

步驟識別與依賴

規則:STR22_EACH_SOURCE_rational_gcd_cross_cancel_THEN_RAW_gate · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL spring times position := mul(3, -6)

操作後

Oscillator ORIGINAL spring times position = -18

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL spring times position, mul, [3, -6]]

操作後

derived = [[1, 1], [-18, 1], -18]

條件:無

來源加法先取分母gcd,乘法先cross-cancel,再驗本步raw numerator與denominator各<=1e6,最後才約分;除法另先驗非零及reciprocal。不能誤用未消約乘積界,也不能先最終約分才驗界。

步驟識別與依賴

規則:STR22_EACH_SOURCE_rational_gcd_cross_cancel_THEN_RAW_gate · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL signed ODE residual := sum(-18, -18)

操作後

Oscillator ORIGINAL signed ODE residual = -36

條件:無

精確代原操作數,不用浮點;只有明定的來源rational operations套自己的profile,額外教學整數算式不另縮原題域。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL signed ODE residual, sum, [-18, -18]]

操作後

derived = [[1], [-36, 1], -36]

條件:無

來源加法先取分母gcd,乘法先cross-cancel,再驗本步raw numerator與denominator各<=1e6,最後才約分;除法另先驗非零及reciprocal。不能誤用未消約乘積界,也不能先最終約分才驗界。

步驟識別與依賴

規則:STR22_EACH_SOURCE_rational_gcd_cross_cancel_THEN_RAW_gate · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

source roles = [[2, 2, -3], 2, 3, 3]

操作後

derived = [-6, -6, -36, 否]

條件:無

回代R(x)=m*p_second(x)+k*p(x),保signed residual。R(x)=0只在本指定點吻合,非對整個interval的ODE solution,更不證stability。

步驟識別與依賴

規則:Oscillator_SINGLE_point_residual_zero_NOT_interval_solution · 依賴:G001, S023

逐步反向核對

  • S024 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S023 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL signed ODE residual,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL spring times position,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL mass times acceleration,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL acceleration Horner add degree0,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL acceleration Horner multiply degree0,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner add degree0,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree0,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner add degree1,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree1,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner add degree2,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position Horner multiply degree2,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL second derivative coefficient0,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient1,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL first derivative coefficient0,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S003 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S002 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。
  • S001 · premise_and_result_audit — 依原完整資料反向核對每一座標/表項/配對與嚴格前提,不能只看最後答案。保全有限候選、一般理由、形式證明及發布的不同責任。

結論

([2, 2, -3], 2, -6, -6, 3, 3, -36, 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: 3c88d181b847740f5290e04fc47b50b79d426931b836dd5c26e3ce4e45aaf06d
  • candidate record SHA-256: 5c9611560009a7ebf128ebeea6cd7b51f84722cb80c09559745c7c969b6b630e
  • semantic review receipt SHA-256: db445bb0caa8a249fcf78eadd2550b49b820e279cc80b2327f0d757d3ae920b6
  • question-first witness SHA-256: 58d12a50ea9943c50b65927607347101b1ddaf692d62e091f2cae8a9f0362eb5
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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