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第 14537 題:內積誘導範數

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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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R0028-14537 · q-20261014-advance-20261029-r03-inner-product-induced-norm-0037

原題與已知條件

向量與已認證內積綁定同一實空間。操作=innernorm-distance-square;資料={"matrix":[[13,2],[2,5]],"x":[1,-1],"y":[-5,1]}。請依 [x,y,difference,distance_square,exact_distance] 欄序回答。

  • G001 — 向量與已認證內積綁定同一實空間。操作=innernorm-distance-square;資料={"matrix":[[13,2],[2,5]],"x":[1,-1],"y":[-5,1]}。請依 [x,y,difference,distance_square,exact_distance] 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 · calculation

操作前

inner parent diagonal product := mul(13, 5)

操作後

inner parent diagonal product = 65

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

inner parent off-diagonal product := mul(2, 2)

操作後

inner parent off-diagonal product = 4

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

inner parent determinant := sub(65, 4)

操作後

inner parent determinant = 61

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

same real R2 inner-product candidate matrix=[[13, 2], [2, 5]]

操作後

symmetric=是;leading=13;determinant=61

條件:無

先核同一R²對稱正定父矩陣,不以無關的Euclidean或座標norm替代;對稱、首項>0、det>0才可沿用內積。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_certified_same_SPD_parent · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

inner parent completed-square slope := div(2, 13)

操作後

inner parent completed-square slope = 2/13

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

inner parent completed-square remainder := div(61, 13)

操作後

inner parent completed-square remainder = 61/13

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

positive leading=13;slope=2/13;positive remainder=61/13

操作後

q(s,t)=(13)*(s+(2/13)*t)^2+(61/13)*t^2;positive iff(s,t)!=0

條件:無

配方兩個正係數保證每個非零實向量的自內積正,零向量為0;不是只驗幾組正數值。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_parent_global_positive_square_certificate · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

same certified real inner product;arbitrary real x,y

操作後

if y=0 then inner(x,y)=0;otherwise yy>0 and q(x-a*y)=xx-2*a*xy+a^2*yy>=0

條件:無

對任意實a,自內積非負。y非零時yy>0;取a=xy/yy得到xx−xy²/yy≥0,乘正yy得xy²≤xx*yy。y=0分開處理,不作0/0。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_Cauchy_Schwarz_all_vectors_quadratic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

norm(x)=nonnegative sqrt(inner(x,x));inner product positive definite and bilinear

操作後

norm(x)>=0;norm(x)=0 iff x=0;norm(a*x)=abs(a)*norm(x)

條件:無

取非負根才是norm;由q(ax)=a²q(x)取根得|a|而非a,包含負純量,零向量與齊次性全稱成立。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_nonnegative_root_and_absolute_homogeneity · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

Cauchy-Schwarz holds for arbitrary x,y in this same inner product

操作後

norm(x+y)^2=xx+2*xy+yy<=(norm(x)+norm(y))^2;nonnegative roots give triangle inequality

條件:無

以|xy|≤norm(x)norm(y)界交叉項,再因兩側非負取根,才得到所有向量的三角責任;一次精確代值不是此全稱證書的來源,也不推出完備性。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_triangle_uses_universal_Cauchy_Schwarz · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

distance signed coordinate0 := sub(1, -5)

操作後

distance signed coordinate0 = 6

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

distance signed coordinate1 := sub(-1, 1)

操作後

distance signed coordinate1 = -2

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · implies

操作前

distance difference square:same matrix=[[13, 2], [2, 5]];first vector=[6, -2];second vector=[6, -2]

操作後

inner product=first^T*(matrix*second)

條件:無

按同一父內積先算矩陣乘第二槽,再與第一槽內積;推導出的有理向量仍屬R²,不套原整數輸入界截斷。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_original_slot_roles · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

distance difference square matrix term0,0 := mul(13, 6)

操作後

distance difference square matrix term0,0 = 78

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

distance difference square matrix term0,1 := mul(2, -2)

操作後

distance difference square matrix term0,1 = -4

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

distance difference square image coordinate0 := sum(78, -4)

操作後

distance difference square image coordinate0 = 74

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

distance difference square matrix term1,0 := mul(2, 6)

操作後

distance difference square matrix term1,0 = 12

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

distance difference square matrix term1,1 := mul(5, -2)

操作後

distance difference square matrix term1,1 = -10

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

distance difference square image coordinate1 := sum(12, -10)

操作後

distance difference square image coordinate1 = 2

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

distance difference square first-slot term0 := mul(6, 74)

操作後

distance difference square first-slot term0 = 444

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

distance difference square first-slot term1 := mul(-2, 2)

操作後

distance difference square first-slot term1 = -4

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

distance difference square inner sum := sum(444, -4)

操作後

distance difference square inner sum = 440

條件:無

依原題角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引及必要條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

induced distance:same-form self-inner-product=440>=0

操作後

nonnegative exact root=sqrt(440);source expression kept unsimplified

條件:無

保留來源sqrt(...)精確字串,即使平方數也不改成整數或小數;負根不是norm或距離,不換到別的內積/norm。

步驟識別與依賴

規則:innernorm_exact_root_not_decimal_or_other_metric · 依賴:G001, S022

逐步反向核對

  • S023 · 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。
  • S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square inner sum,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square first-slot term1,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square first-slot term0,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square image coordinate1,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square matrix term1,1,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square matrix term1,0,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square image coordinate0,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square matrix term0,1,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance difference square matrix term0,0,不以小數近似替代。
  • S013 · 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。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance signed coordinate1,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 distance signed coordinate0,不以小數近似替代。
  • S010 · 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。
  • 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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S007 · 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。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inner parent completed-square remainder,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inner parent completed-square slope,不以小數近似替代。
  • 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 — 以精確有理數重算 inner parent determinant,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inner parent off-diagonal product,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inner parent diagonal product,不以小數近似替代。

結論

([1, -1], [-5, 1], [6, -2], 440, sqrt(440))

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: 2cf6938b6ee8b0e5c58063cbaee4d066bee55a2bff048eb63a7dca4dfee78e7b
  • candidate record SHA-256: c1af617477a449d12984466b4c541871218776717b501c2147faa26af5b48e70
  • semantic review receipt SHA-256: bfea39236e49aa7e44aa18bfa0d7857ff34a6acb762d0599e20b0f5af0f209ae
  • question-first witness SHA-256: 61c433f5c1e55ed4d84d08557fb8c117d26bbd404fdf05519ad42c09324c36e0
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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