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第 17693 題:矩陣秩

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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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R0034-17693 · q-20261014-advance-20261103-r01-matrix-rank-0043

原題與已知條件

2×2或3×3完整矩陣與精確rank-preserving消去。操作=rank-minor-lower-bound;資料={"matrix":[[1,17],[0,18]],"rows":[0],"cols":[0]}。請依 [rows,cols,minor,determinant,nonzero,lower_bound] 欄序回答。

  • G001 — 2×2或3×3完整矩陣與精確rank-preserving消去。操作=rank-minor-lower-bound;資料={"matrix":[[1,17],[0,18]],"rows":[0],"cols":[0]}。請依 [rows,cols,minor,determinant,nonzero,lower_bound] 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

rank pivot0 column0 normalized entry0 := div(1, 1)

操作後

rank pivot0 column0 normalized entry0 = 1

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

rank pivot0 column0 normalized entry1 := div(17, 1)

操作後

rank pivot0 column0 normalized entry1 = 17

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

pivot row=0;pivot column=0;nonzero pivot=1;old row=[1, 17]

操作後

normalized full row=[1, 17]

條件:無

整列同除非零pivot,逐格保留精確有理值;乘回可逆,禁止浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:rank_nonzero_pivot_entire_row_scaling · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

rank pivot1 column1 normalized entry0 := div(0, 18)

操作後

rank pivot1 column1 normalized entry0 = 0

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

rank pivot1 column1 normalized entry1 := div(18, 18)

操作後

rank pivot1 column1 normalized entry1 = 1

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

pivot row=1;pivot column=1;nonzero pivot=18;old row=[0, 18]

操作後

normalized full row=[0, 1]

條件:無

整列同除非零pivot,逐格保留精確有理值;乘回可逆,禁止浮點近似。

步驟識別與依賴

規則:rank_nonzero_pivot_entire_row_scaling · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 product := mul(17, 0)

操作後

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 product = 0

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 difference := sub(1, 0)

操作後

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 difference = 1

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 product := mul(17, 1)

操作後

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 product = 17

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 difference := sub(17, 17)

操作後

rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 difference = 0

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

target row=0;old row=[1, 17];subtract factor=17 times pivot row=[0, 1]

操作後

new row=[1, 0];cleared pivot-column entry=0

條件:無

對每格作原值減factor倍pivot格,加回即可反轉;把此pivot欄其他列都消零才繼續。

步驟識別與依賴

規則:rank_exact_all_entry_elimination_not_partial_trace · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

complete original square matrix=[[1, 17], [0, 18]];final exact RREF=[[1, 0], [0, 1]];increasing pivot columns=[0, 1]

操作後

all rows retained inclzero;rank=2;row operations invertible;row-rank equals column-rank by the finite-dimensional theorem

條件:無

完整消去保留所有列,非零pivot數給精確rank。列運算保rank;row-rank=column-rank依有限維定理,不以幾個成功樣本證一般定理,亦不宣稱實際欄空間逐點不變。

步驟識別與依賴

規則:rank_full_rref_rank_preserving_certificate_not_samples · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

whole original matrix diagonal product := mul(1, 18)

操作後

whole original matrix diagonal product = 18

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

whole original matrix off-diagonal product := mul(17, 0)

操作後

whole original matrix off-diagonal product = 0

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

whole original matrix determinant difference := sub(18, 0)

操作後

whole original matrix determinant difference = 18

條件:無

依原始角色及已核中間量精確計算,保留分母、正負號、索引與嚴格條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · implies

操作前

original row indices in SUPPLIED order=[0];original column indices in SUPPLIED order=[0];same whole matrix=[[1, 17], [0, 18]]

操作後

selected exact square minor=[[1]]

條件:無

行列索引只要求互異、不要求遞增;照原順序取minor,排列可能反轉det符號,不能拿semantic排序改寫原問題。

步驟識別與依賴

規則:rank_selected_minor_order_not_semantic_normalization · 依賴:G001, S015

S017 · implies

操作前

selected supplied-order minor:same1x1 minor=[[1]]

操作後

determinant is its sole entry=1

條件:無

1×1行列式就是該原格,不把空minor約定或其他格的值代入。

步驟識別與依賴

規則:rank_one_by_one_minor_entry · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

supplied minor size=1;exact signed determinant=1;nonzero=是

操作後

certificate from THIS minor=rank_at_least_1

條件:無

非零r階minor才給rank≥r;這個minor為零只扣住它的證書,不推出整份矩陣rank為零,也不擅改本題輸出為另有的完整RREF結論。

步驟識別與依賴

規則:rank_minor_lower_bound_not_whole_rank_from_zero · 依賴:G001, S017

逐步反向核對

  • S018 · 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。
  • S017 · 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。
  • S016 · 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。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 whole original matrix determinant difference,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 whole original matrix off-diagonal product,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 whole original matrix diagonal product,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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 difference,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank eliminate row0 pivot1 column1 entry1 product,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 difference,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank eliminate row0 pivot1 column1 entry0 product,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 — 以精確有理數重算 rank pivot1 column1 normalized entry1,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank pivot1 column1 normalized entry0,不以小數近似替代。
  • 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 — 以精確有理數重算 rank pivot0 column0 normalized entry1,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 rank pivot0 column0 normalized entry0,不以小數近似替代。

結論

([0], [0], [[1]], 1, 是, rank_at_least_1)

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: 353fac346ca753e3c0bda82d353fafcf272001db62ce2c20d5c627f6c14f8a5a
  • candidate record SHA-256: 21fc3c11fa91cea3672ab8d6a6b03b85e87b2b75a9cea4b41bee4b70d80e45ed
  • semantic review receipt SHA-256: f73d099ebe3ff1c69a5d96f08c75b11b9e5b05120af40cf3ef388fce3b5c5336
  • question-first witness SHA-256: 22675ffb6209b4fea076032b29b96e3dc19aad4244c54493f5f65f5e5d875699
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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