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第 17111 題:線性映射的核

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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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R0033-17111 · q-20261014-advance-20261102-r02-linear-map-kernel-0036

原題與已知條件

同一精確2×2線性映射T:R²到R²。操作=kernel-basis;資料={"matrix":[[1,11],[2,22]]}。請依 [matrix,rank,kernel_basis,nullity,certificate] 欄序回答。

  • G001 — 同一精確2×2線性映射T:R²到R²。操作=kernel-basis;資料={"matrix":[[1,11],[2,22]]}。請依 [matrix,rank,kernel_basis,nullity,certificate] 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

real map determinant diagonal product := mul(1, 22)

操作後

real map determinant diagonal product = 22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

real map determinant off-diagonal product := mul(11, 2)

操作後

real map determinant off-diagonal product = 22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

real map exact determinant := sub(22, 22)

操作後

real map exact determinant = 0

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

same ordered integer matrix=[[1, 11], [2, 22]];usual real map T:R2 to R2;original columns=[[1, 2], [11, 22]]

操作後

exact determinant=0;rank=1

條件:無

非零det給秩2;det=0時還要看是否全零,才分秩0或1。固定同一矩陣與通常實向量空間,不把列當欄或自動把像當整個codomain。

步驟識別與依賴

規則:real_map_same_matrix_det_and_nonzero_rank_cases · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

primitive kernel first coordinate := div(11, 1)

操作後

primitive kernel first coordinate = 11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

primitive kernel second coordinate := div(-1, 1)

操作後

primitive kernel second coordinate = -1

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

primitive kernel canonical sign coordinate0 := mul(1, 11)

操作後

primitive kernel canonical sign coordinate0 = 11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

primitive kernel canonical sign coordinate1 := mul(1, -1)

操作後

primitive kernel canonical sign coordinate1 = -1

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

other row dependence factor := div(2, 1)

操作後

other row dependence factor = 2

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

other row dependence coordinate0 := mul(2, 1)

操作後

other row dependence coordinate0 = 2

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

other row dependence coordinate1 := mul(2, 11)

操作後

other row dependence coordinate1 = 22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

FIRST nonzero original row index=0;row=[1, 11];gcd=1;raw integer kernel direction=[11, -1];canonical sign=1

操作後

primitive kernel basis=[[11, -1]];other original row=[2, 22]=(2)*selected row

條件:無

用首個非零原列解u·x+v·y=0,除gcd得到primitive整數方向,再讓第一個非零座標為正。已核另一列為它的倍數,所以兩列方程等價於這一個,不只憑det零猜解集。

步驟識別與依賴

規則:real_map_rank1_kernel_canonical_row_and_full_equation · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector row0 first term := mul(1, 11)

操作後

canonical kernel basis vector row0 first term = 11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector row0 second term := mul(11, -1)

操作後

canonical kernel basis vector row0 second term = -11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector image coordinate0 := sum(11, -11)

操作後

canonical kernel basis vector image coordinate0 = 0

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector row1 first term := mul(2, 11)

操作後

canonical kernel basis vector row1 first term = 22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector row1 second term := mul(22, -1)

操作後

canonical kernel basis vector row1 second term = -22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

canonical kernel basis vector image coordinate1 := sum(22, -22)

操作後

canonical kernel basis vector image coordinate1 = 0

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · implies

操作前

one nonzero row equation(1)*x+(11)*y=0;nonzero verified kernel vector=[11, -1];chosen nonzero vector coordinate=0

操作後

EVERY real solution is lambda*[11, -1];choose lambda=solution_coordinate0/(11);conversely every real lambda multiple maps to0

條件:無

若w0非零,v亦非零,取λ=x/w0後由兩個零方程相減得v(y−λw1)=0,故y=λw1。若w0=0,則v=0、u非零,方程強制x=0而y任意。反向由線性性得每個實倍都在kernel,故不是整數格點清單。

步驟識別與依賴

規則:real_map_rank1_kernel_all_real_solutions_not_one_test · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

other column dependence factor := div(11, 1)

操作後

other column dependence factor = 11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

other column dependence coordinate0 := mul(11, 1)

操作後

other column dependence coordinate0 = 11

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

other column dependence coordinate1 := mul(11, 2)

操作後

other column dependence coordinate1 = 22

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

FIRST nonzero ORIGINAL column index=0;basis vector kept unnormalized=[1, 2];other original column=[11, 22]=(11)*basis

操作後

for ANY real(s,t),M(s,t)=((1)*s+(11)*t)*basis;EVERY lambda*basis obtained from input lambda*e0

條件:無

每個輸出是原兩欄的線性組合,已核它們同在此一欄的span;反向把λ放在該原欄的輸入座標即得到λ倍basis。故像恰為完整實span,不能把原欄改成primitive或拿列代替。

步驟識別與依賴

規則:real_map_rank1_image_both_inclusions_original_column · 依賴:G001, S022

S024 · calculation

操作前

real kernel source dimension minus rank := sub(2, 1)

操作後

real kernel source dimension minus rank = 1

條件:無

依同一原始角色與已核中間量精確計算,保留分母、正負號、座標與索引。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S023

S025 · implies

操作前

same real map rank=1;full kernel basis=[[11, -1]];full image basis=[[1, 2]]

操作後

nullity=1;image basis cardinality=1;rank plus nullity=2

條件:無

這些是已證完整實空間的basis個數,不是搜尋格點數;rank、nullity與像basis數量分開保留,同一來源維度為2。

步驟識別與依賴

規則:real_map_full_space_basis_counts_not_grid_counts · 依賴:G001, S024

逐步反向核對

  • S025 · 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。
  • S024 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 real kernel source dimension minus rank,不以小數近似替代。
  • 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 other column dependence coordinate1,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 other column dependence coordinate0,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 other column dependence factor,不以小數近似替代。
  • S019 · 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。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector image coordinate1,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector row1 second term,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector row1 first term,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector image coordinate0,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector row0 second term,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 canonical kernel basis vector row0 first term,不以小數近似替代。
  • S012 · 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。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 other row dependence coordinate1,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 other row dependence coordinate0,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 other row dependence factor,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 primitive kernel canonical sign coordinate1,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 primitive kernel canonical sign coordinate0,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 primitive kernel second coordinate,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 primitive kernel first coordinate,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 real map exact determinant,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 real map determinant off-diagonal product,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 real map determinant diagonal product,不以小數近似替代。

結論

([[1, 11], [2, 22]], 1, [[11, -1]], 1, symbolic_full_real_kernel)

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: 039a6999109c607219da9e90adf9bf372f1e4e12f100e85db0e57e9019187d40
  • candidate record SHA-256: 39486228b2452692616d354a44c634ca2ee1b7d5d9a1769ab66e9b92f5e45d32
  • semantic review receipt SHA-256: 4a0957a15bb33fbe5f663e37a8babf46ab5a291eb5d1dfa3bf9045204cd43ec3
  • question-first witness SHA-256: 22a8506bcfa34c503216083d1a8e813d61aad22dbc81589c0d41089c528a7f93
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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