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第 11281 題:線性獨立與基底

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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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R0021-11281 · q-20261013-advance-20261024-r01-linear-independence-basis-0006

原題與已知條件

明示有限座標向量族。操作=linbasis-independence-audit;資料={"vectors":[[1,0],[-7,1]]}。請依 [vectors,rank,independent] 欄序回答。

  • G001 — 明示有限座標向量族。操作=linbasis-independence-audit;資料={"vectors":[[1,0],[-7,1]]}。請依 [vectors,rank,independent] 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

ordered column vectors=[[1, 0], [-7, 1]]

操作後

homogeneous coefficient matrix=[[1, -7], [0, 1]];unknown count=2

條件:無

向量依原序作直欄,線性獨立等價於此齊次系統只有零係數解;實際列運算須保留整組方程的解。

步驟識別與依賴

規則:column_matrix_homogeneous_equations · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

matrix=[[1, -7], [0, 1]];next pivot column=0;swap rows 0,0

操作後

matrix=[[1, -7], [0, 1]]

條件:無

交換兩列只交換方程次序,反向再交換即可回復,不交換原向量欄序。

步驟識別與依賴

規則:invertible_row_swap · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

pivot0 normalized column0 := div(1, 1)

操作後

pivot0 normalized column0 = 1

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

pivot0 normalized column1 := div(-7, 1)

操作後

pivot0 normalized column1 = -7

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

row=0;old row=[1, -7];nonzero divisor=1

操作後

new row=[1, -7]

條件:無

樞軸已證非零才可除整列;乘回同一數可反向,因此齊次解集不變。

步驟識別與依賴

規則:nonzero_row_scaling_solution_equivalence · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

matrix=[[1, -7], [0, 1]];next pivot column=1;swap rows 1,1

操作後

matrix=[[1, -7], [0, 1]]

條件:無

交換兩列只交換方程次序,反向再交換即可回復,不交換原向量欄序。

步驟識別與依賴

規則:invertible_row_swap · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

pivot1 normalized column0 := div(0, 1)

操作後

pivot1 normalized column0 = 0

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

pivot1 normalized column1 := div(1, 1)

操作後

pivot1 normalized column1 = 1

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

row=1;old row=[0, 1];nonzero divisor=1

操作後

new row=[0, 1]

條件:無

樞軸已證非零才可除整列;乘回同一數可反向,因此齊次解集不變。

步驟識別與依賴

規則:nonzero_row_scaling_solution_equivalence · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

eliminate pivot1 row0 column0 scaled := mul(-7, 0)

操作後

eliminate pivot1 row0 column0 scaled = 0

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

eliminate pivot1 row0 column0 residual := sub(1, 0)

操作後

eliminate pivot1 row0 column0 residual = 1

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

eliminate pivot1 row0 column1 scaled := mul(-7, 1)

操作後

eliminate pivot1 row0 column1 scaled = -7

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

eliminate pivot1 row0 column1 residual := sub(-7, -7)

操作後

eliminate pivot1 row0 column1 residual = 0

條件:無

按本步已指定的角色逐項精確運算;保留符號、分母與原始配對。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

target row=0;old=[1, -7];pivot row=[0, 1];factor=-7

操作後

new row=[1, 0];matrix=[[1, 0], [0, 1]]

條件:無

用目標列減factor倍的樞軸列消去此欄;加回同一倍數便回原式,故不會創造或刪掉解。

步驟識別與依賴

規則:invertible_pivot_row_subtraction · 依賴:G001, S013

S015 · implies

操作前

reduced matrix=[[1, 0], [0, 1]];pivot columns=[0, 1];unknown count=2

操作後

rank=2;free variables=0;independent=是

條件:無

樞軸數是秩;每欄都有樞軸時齊次解只能全零。否則選一個自由變數為1、其餘自由變數0,再回代樞軸變數得到非平凡零組合。

步驟識別與依賴

規則:rank_free_variables_and_independence · 依賴:G001, S014

逐步反向核對

  • S015 · 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。
  • 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 eliminate pivot1 row0 column1 residual,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 eliminate pivot1 row0 column1 scaled,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 eliminate pivot1 row0 column0 residual,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 eliminate pivot1 row0 column0 scaled,不以小數近似替代。
  • S009 · 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。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 pivot1 normalized column1,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 pivot1 normalized column0,不以小數近似替代。
  • S006 · 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。
  • 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 pivot0 normalized column1,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 pivot0 normalized column0,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

([[1, 0], [-7, 1]], 2, 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: 258a4db2b9f07cc98da8f3115df5e43800f064e079163819e356ad5922ef0d16
  • candidate record SHA-256: 13235e9c10240bf5a5b8bb894557722454f19185460a69e43f455c086135c3eb
  • semantic review receipt SHA-256: 47d23d3735987d68e27733b051bdfa80a3616d44fb223b82bf2e6c8e46d49258
  • question-first witness SHA-256: a857db558000724020d2d5e815cb6bc3e2c9e2933df295bf33eb478d3c695139
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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