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第 18874 題:Euclidean演算法

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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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R0036-18874 · q-20261014-advance-20261105-r03-euclidean-algorithm-0049

原題與已知條件

exact integer quotient-remainder chain與嚴格餘數下降。操作=euclid-gcd-invariant;資料={"a":1851,"b":120}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — exact integer quotient-remainder chain與嚴格餘數下降。操作=euclid-gcd-invariant;資料={"a":1851,"b":120}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 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

source operation=euclid-gcd-invariant;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[gcd_pairs, gcd, invariant, certificate]

條件:無

原題歷史介面標記仍在快照;這裡直接給原始欄位順序,主文不需JavaScript或外部表。描述欄位不自動證成任何數學聲稱。

步驟識別與依賴

規則:source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

original signed inputs a=1851,b=120

操作後

initial nonnegative chain values=[1851, 120];gcd(a,b)=gcd(abs(a),abs(b));never divide by a zero right input

條件:無

公因數的整除不受符號改變影響;gcd取非負。一般chain/invariant要求b非零,零邊界另保留(0,0)約定,不擅自套該限制。

步驟識別與依賴

規則:euclid_signed_inputs_absolute_chain_scope · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

Euclid step0 exact ratio := div(1851, 120)

操作後

Euclid step0 exact ratio = 617/40

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

Euclid step0 quotient times divisor := mul(15, 120)

操作後

Euclid step0 quotient times divisor = 1800

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

Euclid step0 remainder := sub(1851, 1800)

操作後

Euclid step0 remainder = 51

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

step=0;left=1851;positive right=120;exact ratio=617/40;floor quotient=15

操作後

left=right*q+r with r=51 in[0,120);gcd pair=[3, 3]

條件:無

任意d同時整除left,right,等價整除right,left−q·right,所以gcd不變。下一個非負right是嚴格較小r,故不能無限下降;這是與不變性分開的終止理由。

步驟識別與依賴

規則:euclid_each_division_common_divisors_and_strict_descent · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

Euclid step1 exact ratio := div(120, 51)

操作後

Euclid step1 exact ratio = 40/17

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

Euclid step1 quotient times divisor := mul(2, 51)

操作後

Euclid step1 quotient times divisor = 102

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

Euclid step1 remainder := sub(120, 102)

操作後

Euclid step1 remainder = 18

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

step=1;left=120;positive right=51;exact ratio=40/17;floor quotient=2

操作後

left=right*q+r with r=18 in[0,51);gcd pair=[3, 3]

條件:無

任意d同時整除left,right,等價整除right,left−q·right,所以gcd不變。下一個非負right是嚴格較小r,故不能無限下降;這是與不變性分開的終止理由。

步驟識別與依賴

規則:euclid_each_division_common_divisors_and_strict_descent · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

Euclid step2 exact ratio := div(51, 18)

操作後

Euclid step2 exact ratio = 17/6

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

Euclid step2 quotient times divisor := mul(2, 18)

操作後

Euclid step2 quotient times divisor = 36

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

Euclid step2 remainder := sub(51, 36)

操作後

Euclid step2 remainder = 15

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

step=2;left=51;positive right=18;exact ratio=17/6;floor quotient=2

操作後

left=right*q+r with r=15 in[0,18);gcd pair=[3, 3]

條件:無

任意d同時整除left,right,等價整除right,left−q·right,所以gcd不變。下一個非負right是嚴格較小r,故不能無限下降;這是與不變性分開的終止理由。

步驟識別與依賴

規則:euclid_each_division_common_divisors_and_strict_descent · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

Euclid step3 exact ratio := div(18, 15)

操作後

Euclid step3 exact ratio = 6/5

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

Euclid step3 quotient times divisor := mul(1, 15)

操作後

Euclid step3 quotient times divisor = 15

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

Euclid step3 remainder := sub(18, 15)

操作後

Euclid step3 remainder = 3

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

step=3;left=18;positive right=15;exact ratio=6/5;floor quotient=1

操作後

left=right*q+r with r=3 in[0,15);gcd pair=[3, 3]

條件:無

任意d同時整除left,right,等價整除right,left−q·right,所以gcd不變。下一個非負right是嚴格較小r,故不能無限下降;這是與不變性分開的終止理由。

步驟識別與依賴

規則:euclid_each_division_common_divisors_and_strict_descent · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

Euclid step4 exact ratio := div(15, 3)

操作後

Euclid step4 exact ratio = 5

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · calculation

操作前

Euclid step4 quotient times divisor := mul(5, 3)

操作後

Euclid step4 quotient times divisor = 15

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

Euclid step4 remainder := sub(15, 15)

操作後

Euclid step4 remainder = 0

條件:無

依原資料角色及前面已核中間量精確代值,保留索引、正負號與所在空間。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · implies

操作前

step=4;left=15;positive right=3;exact ratio=5;floor quotient=5

操作後

left=right*q+r with r=0 in[0,3);gcd pair=[3, 3]

條件:無

任意d同時整除left,right,等價整除right,left−q·right,所以gcd不變。下一個非負right是嚴格較小r,故不能無限下降;這是與不變性分開的終止理由。

步驟識別與依賴

規則:euclid_each_division_common_divisors_and_strict_descent · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

complete division rows=[[1851, 120, 15, 51], [120, 51, 2, 18], [51, 18, 2, 15], [18, 15, 1, 3], [15, 3, 5, 0]];terminal pair=[3, 0]

操作後

gcd(a,b)=gcd(3,0)=3;all divisions used positive divisors;nonnegative gcd convention

條件:無

終止時所有共同因數等於terminal left的因數,非負最大公因數就是left;(0,0)的0另由明示約定給出。不新增除以零的虛假一列。

步驟識別與依賴

規則:euclid_terminal_gcd_not_extra_zero_division · 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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step4 remainder,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step4 quotient times divisor,不以小數近似替代。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step4 exact ratio,不以小數近似替代。
  • 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 — 以精確有理數重算 Euclid step3 remainder,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 quotient times divisor,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 exact ratio,不以小數近似替代。
  • S014 · 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。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 remainder,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 quotient times divisor,不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 exact ratio,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 — 以精確有理數重算 Euclid step1 remainder,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 quotient times divisor,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 exact ratio,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 Euclid step0 remainder,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step0 quotient times divisor,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step0 exact ratio,不以小數近似替代。
  • 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

([[3, 3], [3, 3], [3, 3], [3, 3], [3, 3]], 3, 是, gcd_invariant_separate_from_termination)

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: c3b40095f54a8a61071471fd0402c014b25f51d2589bd1c35c697209095f0d64
  • candidate record SHA-256: 149130c97d9d903ef877e2b92c164dc6a6ee00dba5fe51da51594c0b050f2bda
  • semantic review receipt SHA-256: efee5462991619d6ed9f64f11ddb085e5614ef33f9f8fcd8cf29b9329f8fd301
  • question-first witness SHA-256: acf91fa1622f01d2cf04b2c513294254323665351f660f2628aaafdb869c4ff2
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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