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第 29409 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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R0057-29409 · q-20261013-advance-20261022-r01-harmonic-oscillator-model-0084

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-energy-snapshot;資料={"mass":[1,1],"spring":[3,1],"position":[-2,3],"velocity":[-2,1]}。請依 [mass,spring,position,velocity,kinetic,potential,total] 欄序回答。

  • G001 — 無阻尼線性振子模型m x_second+k x=0。操作=oscillator-energy-snapshot;資料={"mass":[1,1],"spring":[3,1],"position":[-2,3],"velocity":[-2,1]}。請依 [mass,spring,position,velocity,kinetic,potential,total] 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-energy-snapshot, oscillator-energy-snapshot]

操作後

derived = [[mass, spring, position, velocity, kinetic, potential, total]]

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, [1, 1]]

操作後

derived = [1, 1, 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 = [1, 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 · implies

操作前

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

操作後

derived = [-2/3, -2, 3]

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, S004

S006 · implies

操作前

source roles = [Oscillator velocity, [-2, 1]]

操作後

derived = [-2, -2, 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, S005

S007 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL velocity squared := mul(-2, -2)

操作後

Oscillator ORIGINAL velocity squared = 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, S006

S008 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL velocity squared, mul, [-2, -2]]

操作後

derived = [[1, 1], [4, 1], 4]

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, S007

S009 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL mass times velocity squared := mul(1, 4)

操作後

Oscillator ORIGINAL mass times velocity squared = 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, S008

S010 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL mass times velocity squared, mul, [1, 4]]

操作後

derived = [[1, 1], [4, 1], 4]

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, S009

S011 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL kinetic half := div(4, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL kinetic half = 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, S010

S012 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL kinetic half, div, [4, 2]]

操作後

derived = [[2, 1], [2, 1], 2]

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, S011

S013 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL position squared := mul(-2/3, -2/3)

操作後

Oscillator ORIGINAL position squared = 4/9

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 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL position squared, mul, [-2/3, -2/3]]

操作後

derived = [[1, 1], [4, 9], 4/9]

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, S013

S015 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL spring times position squared := mul(3, 4/9)

操作後

Oscillator ORIGINAL spring times position squared = 4/3

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, S014

S016 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL spring times position squared, mul, [3, 4/9]]

操作後

derived = [[3, 1], [4, 3], 4/3]

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, S015

S017 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL potential half := div(4/3, 2)

操作後

Oscillator ORIGINAL potential half = 2/3

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, S016

S018 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL potential half, div, [4/3, 2]]

操作後

derived = [[2, 1], [2, 3], 2/3]

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, S017

S019 · calculation

操作前

Oscillator ORIGINAL snapshot total energy := sum(2, 2/3)

操作後

Oscillator ORIGINAL snapshot total energy = 8/3

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, S018

S020 · implies

操作前

source roles = [Oscillator ORIGINAL snapshot total energy, sum, [2, 2/3]]

操作後

derived = [[1], [8, 3], 8/3]

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, S019

S021 · implies

操作前

source roles = [1, 3, -2/3, -2]

操作後

derived = [2, 2/3, 8/3]

條件:無

逐原運算計T=mv²/2、V=kx²/2及T+V;signed x,v取平方,不clip。單一state的snapshot值不證沿軌道守恆、解的存在或stability。

步驟識別與依賴

規則:Oscillator_ENERGY_at_ONEstate_not_conservation · 依賴:G001, S020

逐步反向核對

  • 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 — 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。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL snapshot total energy,不以小數近似替代。
  • S018 · 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。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL potential half,不以小數近似替代。
  • S016 · 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。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL spring times position squared,不以小數近似替代。
  • S014 · 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。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL position squared,不以小數近似替代。
  • S012 · 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。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL kinetic half,不以小數近似替代。
  • S010 · 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。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Oscillator ORIGINAL mass times velocity squared,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 velocity squared,不以小數近似替代。
  • S006 · 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。
  • S005 · 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。
  • 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

(1, 3, -2/3, -2, 2, 2/3, 8/3)

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: 6968c9602d3c4a2ce277784c9241d653e93f9c7c5ab58cafec00de511f6e01af
  • candidate record SHA-256: dcfd98ab86d17c78b93cdce23ffa08cd769ea6c799ce377b6c4974ff7691da28
  • semantic review receipt SHA-256: db445bb0caa8a249fcf78eadd2550b49b820e279cc80b2327f0d757d3ae920b6
  • question-first witness SHA-256: 58d12a50ea9943c50b65927607347101b1ddaf692d62e091f2cae8a9f0362eb5
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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