逐步推導
S001 · implies
操作前
box coordinate0:closed bounds=[-21,22];arbitrary x,y in these bounds;arbitrary 0<=lambda<=1
操作後
lambda>=0;1-lambda>=0;x--21>=0;y--21>=0;22-x>=0;22-y>=0
條件:無
任取兩個區間成員與任意容許lambda,四個端點差都非負;上下界相等也合法。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_arbitrary_members · 依賴:G001
S002 · implies
操作前
z=lambda*x+(1-lambda)*y;lambda+(1-lambda)=1;bounds=[-21,22]
操作後
z--21=lambda*(x--21)+(1-lambda)*(y--21)>=0
條件:無
用權重和為1展開z減下界,成為兩個非負乘積之和;不是抽樣代值。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_lower_identity · 依賴:G001, S001
S003 · implies
操作前
z=lambda*x+(1-lambda)*y;lambda+(1-lambda)=1;bounds=[-21,22]
操作後
22-z=lambda*(22-x)+(1-lambda)*(22-y)>=0
條件:無
同理上界減z也是非負和,因此同時有下界≤z≤上界。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_upper_identity · 依賴:G001, S002
S004 · implies
操作前
box coordinate0:both symbolic slack identities hold for every chosen x,y,lambda
操作後
all x,y in [-21,22] and all lambda in [0,1] give z in [-21,22]
條件:無
任選的端點與lambda未加特殊限制,故可釋放所有量詞,得到整個閉區間凸性。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_quantifier_discharge · 依賴:G001, S003
S005 · implies
操作前
box coordinate1:closed bounds=[-20,23];arbitrary x,y in these bounds;arbitrary 0<=lambda<=1
操作後
lambda>=0;1-lambda>=0;x--20>=0;y--20>=0;23-x>=0;23-y>=0
條件:無
任取兩個區間成員與任意容許lambda,四個端點差都非負;上下界相等也合法。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_arbitrary_members · 依賴:G001, S004
S006 · implies
操作前
z=lambda*x+(1-lambda)*y;lambda+(1-lambda)=1;bounds=[-20,23]
操作後
z--20=lambda*(x--20)+(1-lambda)*(y--20)>=0
條件:無
用權重和為1展開z減下界,成為兩個非負乘積之和;不是抽樣代值。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_lower_identity · 依賴:G001, S005
S007 · implies
操作前
z=lambda*x+(1-lambda)*y;lambda+(1-lambda)=1;bounds=[-20,23]
操作後
23-z=lambda*(23-x)+(1-lambda)*(23-y)>=0
條件:無
同理上界減z也是非負和,因此同時有下界≤z≤上界。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_upper_identity · 依賴:G001, S006
S008 · implies
操作前
box coordinate1:both symbolic slack identities hold for every chosen x,y,lambda
操作後
all x,y in [-20,23] and all lambda in [0,1] give z in [-20,23]
條件:無
任選的端點與lambda未加特殊限制,故可釋放所有量詞,得到整個閉區間凸性。
步驟識別與依賴
規則:universal_interval_quantifier_discharge · 依賴:G001, S007
S009 · implies
操作前
box bounds=[-21, 22, -20, 23];both coordinate interval certificates hold with the same arbitrary lambda
操作後
both coordinates remain in their intervals;whole closed box convex=是
條件:無
對相同任意lambda逐座標套區間證書,兩條件同時成立即仍在方盒;零寬度不例外。
步驟識別與依賴
規則:box_coordinatewise_universal_conjunction · 依賴:G001, S008
結論
([-21, 22, -20, 23], coordinatewise interval certificate for every lambda in [0,1], 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。