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第 11890 題:凸函數

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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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R0022-11890 · q-20261013-advance-20261025-r02-convex-function-0065

原題與已知條件

函數必須配合明示凸定義域。操作=convexfn-quadratic-universal-certificate;資料={"coefficients":[2,2,-3],"interval":[-16,17]}。請依 [coefficients,interval,nondegenerate,leading_coefficient,jensen_gap_formula,convex] 欄序回答。

  • G001 — 函數必須配合明示凸定義域。操作=convexfn-quadratic-universal-certificate;資料={"coefficients":[2,2,-3],"interval":[-16,17]}。請依 [coefficients,interval,nondegenerate,leading_coefficient,jensen_gap_formula,convex] 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

declared interval record=[-16, 17]

操作後

ordered_nonempty=是;nondegenerate=是

條件:無

此非空區間協定用lower≤upper,非退化證書另需lower<upper。反向紀錄只是資格不合,不是把抽象空集判成非凸;單點區間本身仍凸。

步驟識別與依賴

規則:interval_certificate_qualification_not_empty_set_nonconvexity · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

arbitrary x,y in [-16,17];0<=lambda<=1;z=lambda*x+(1-lambda)*y

操作後

z--16=lambda*(x--16)+(1-lambda)*(y--16)>=0;17-z=lambda*(17-x)+(1-lambda)*(17-y)>=0

條件:無

兩個差額均是非負和,故lower≤z≤upper,對每對端點及每個lambda都成立,不用抽樣;端點和單點情況包含在內。

步驟識別與依賴

規則:interval_all_segments_slack_identity · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

univariate quadratic coefficients=[2, 2, -3];order=[a,b,c]

操作後

f(t)=(2)*t^2+(2)*t+(-3)

條件:無

這裡按二次、一次、常數降冪排列,不是邊界限制多項式的常數在前次序;零首項保留。

步驟識別與依賴

規則:quadratic_descending_coefficient_order · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

f(t)=(2)*t^2+(2)*t+(-3);z=lambda*x+(1-lambda)*y

操作後

rhs-lhs=(2)*(lambda*x^2+(1-lambda)*y^2-(lambda*x+(1-lambda)*y)^2)

條件:無

先展開Jensen兩邊,因權重和1,一次與常數項完全消去,只剩二次部分。

步驟識別與依賴

規則:jensen_linear_and_constant_terms_cancel · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

lambda*x^2+(1-lambda)*y^2-(lambda*x+(1-lambda)*y)^2

操作後

lambda*(1-lambda)*(x-y)^2;full gap=(2)*lambda*(1-lambda)*(x-y)^2

條件:無

展開平方再收集x²、xy、y²,分別得到lambda(1−lambda)、−2lambda(1−lambda)、lambda(1−lambda),故是(x−y)²倍數,覆蓋所有實數端點。

步驟識別與依賴

規則:jensen_gap_full_symbolic_factorization · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

interval=[-16, 17];nondegenerate=是;leading=2

操作後

qualified universal quadratic certificate=是

條件:無

若a≥0,lambda(1−lambda)與平方皆非負,故所有Jensen差非負。此題證書另要求非退化;單點或反向紀錄的No不是函數在單點上非凸。

步驟識別與依賴

規則:quadratic_global_sign_and_nondegenerate_guard · 依賴:G001, S005

逐步反向核對

  • 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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S003 · 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。
  • 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

([2, 2, -3], [-16, 17], 是, 2, rhs-lhs=a*lambda*(1-lambda)*(x-y)^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: 4ced87881ecaa0129ba71575b69bbd5462512d622625f5b4d4c39d7f67b83bc7
  • candidate record SHA-256: 17835c8e5b5d1b01b8a05cb47673581f45929b747e9afcde685124e833da7a23
  • semantic review receipt SHA-256: 94ec4350cf8b5e5c6c7701d536126eef20acb3a213e873ace4f5346d256b8fac
  • question-first witness SHA-256: 0beba165ffd367a7c96de3aa58344d572d01434cd2ef772fbb00342c1f50b01b
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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