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第 18812 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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R0036-18812 · q-20261014-advance-20261105-r03-euclidean-algorithm-0062

原題與已知條件

exact integer quotient-remainder chain與嚴格餘數下降。操作=euclid-bezout-certificate;資料={"a":-654,"b":111}。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-bezout-certificate;資料={"a":-654,"b":111}。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-bezout-certificate;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[gcd, x, y, linear_combination, equal, 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=-654,b=111

操作後

initial nonnegative chain values=[654, 111];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(654, 111)

操作後

Euclid step0 exact ratio = 218/37

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(5, 111)

操作後

Euclid step0 quotient times divisor = 555

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(654, 555)

操作後

Euclid step0 remainder = 99

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=654;positive right=111;exact ratio=218/37;floor quotient=5

操作後

left=right*q+r with r=99 in[0,111);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 step0 first coefficient multiple := mul(5, 0)

操作後

Euclid step0 first coefficient multiple = 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, S006

S008 · calculation

操作前

Euclid step0 first coefficient difference := sub(1, 0)

操作後

Euclid step0 first coefficient difference = 1

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 step0 second coefficient multiple := mul(5, 1)

操作後

Euclid step0 second coefficient multiple = 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, S008

S010 · calculation

操作前

Euclid step0 second coefficient difference := sub(0, 5)

操作後

Euclid step0 second coefficient difference = -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, S009

S011 · implies

操作前

step=0;two original-absolute-input coefficient pairs=[[1, 0], [0, 1]];same quotient=5

操作後

next remainder coefficient pair=[1, -5];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=99

條件:無

餘數與兩個係數用同一商更新,歸納保每一列是原abs(a),abs(b)的線性組合;不是gcd算完再猜係數。

步驟識別與依賴

規則:euclid_extended_coefficients_same_quotient_recurrence · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

Euclid step1 exact ratio := div(111, 99)

操作後

Euclid step1 exact ratio = 37/33

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 step1 quotient times divisor := mul(1, 99)

操作後

Euclid step1 quotient times divisor = 99

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 · calculation

操作前

Euclid step1 remainder := sub(111, 99)

操作後

Euclid step1 remainder = 12

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, S013

S015 · implies

操作前

step=1;left=111;positive right=99;exact ratio=37/33;floor quotient=1

操作後

left=right*q+r with r=12 in[0,99);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, S014

S016 · calculation

操作前

Euclid step1 first coefficient multiple := mul(1, 1)

操作後

Euclid step1 first coefficient multiple = 1

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 step1 first coefficient difference := sub(0, 1)

操作後

Euclid step1 first coefficient difference = -1

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 · calculation

操作前

Euclid step1 second coefficient multiple := mul(1, -5)

操作後

Euclid step1 second coefficient multiple = -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, S017

S019 · calculation

操作前

Euclid step1 second coefficient difference := sub(1, -5)

操作後

Euclid step1 second coefficient difference = 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, S018

S020 · implies

操作前

step=1;two original-absolute-input coefficient pairs=[[0, 1], [1, -5]];same quotient=1

操作後

next remainder coefficient pair=[-1, 6];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=12

條件:無

餘數與兩個係數用同一商更新,歸納保每一列是原abs(a),abs(b)的線性組合;不是gcd算完再猜係數。

步驟識別與依賴

規則:euclid_extended_coefficients_same_quotient_recurrence · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

Euclid step2 exact ratio := div(99, 12)

操作後

Euclid step2 exact ratio = 33/4

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 · calculation

操作前

Euclid step2 quotient times divisor := mul(8, 12)

操作後

Euclid step2 quotient times divisor = 96

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, S021

S023 · calculation

操作前

Euclid step2 remainder := sub(99, 96)

操作後

Euclid step2 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, S022

S024 · implies

操作前

step=2;left=99;positive right=12;exact ratio=33/4;floor quotient=8

操作後

left=right*q+r with r=3 in[0,12);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, S023

S025 · calculation

操作前

Euclid step2 first coefficient multiple := mul(8, -1)

操作後

Euclid step2 first coefficient multiple = -8

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, S024

S026 · calculation

操作前

Euclid step2 first coefficient difference := sub(1, -8)

操作後

Euclid step2 first coefficient difference = 9

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, S025

S027 · calculation

操作前

Euclid step2 second coefficient multiple := mul(8, 6)

操作後

Euclid step2 second coefficient multiple = 48

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, S026

S028 · calculation

操作前

Euclid step2 second coefficient difference := sub(-5, 48)

操作後

Euclid step2 second coefficient difference = -53

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, S027

S029 · implies

操作前

step=2;two original-absolute-input coefficient pairs=[[1, -5], [-1, 6]];same quotient=8

操作後

next remainder coefficient pair=[9, -53];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=3

條件:無

餘數與兩個係數用同一商更新,歸納保每一列是原abs(a),abs(b)的線性組合;不是gcd算完再猜係數。

步驟識別與依賴

規則:euclid_extended_coefficients_same_quotient_recurrence · 依賴:G001, S028

S030 · calculation

操作前

Euclid step3 exact ratio := div(12, 3)

操作後

Euclid step3 exact ratio = 4

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, S029

S031 · calculation

操作前

Euclid step3 quotient times divisor := mul(4, 3)

操作後

Euclid step3 quotient times divisor = 12

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, S030

S032 · calculation

操作前

Euclid step3 remainder := sub(12, 12)

操作後

Euclid step3 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, S031

S033 · implies

操作前

step=3;left=12;positive right=3;exact ratio=4;floor quotient=4

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, S032

S034 · calculation

操作前

Euclid step3 first coefficient multiple := mul(4, 9)

操作後

Euclid step3 first coefficient multiple = 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, S033

S035 · calculation

操作前

Euclid step3 first coefficient difference := sub(-1, 36)

操作後

Euclid step3 first coefficient difference = -37

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, S034

S036 · calculation

操作前

Euclid step3 second coefficient multiple := mul(4, -53)

操作後

Euclid step3 second coefficient multiple = -212

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, S035

S037 · calculation

操作前

Euclid step3 second coefficient difference := sub(6, -212)

操作後

Euclid step3 second coefficient difference = 218

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, S036

S038 · implies

操作前

step=3;two original-absolute-input coefficient pairs=[[-1, 6], [9, -53]];same quotient=4

操作後

next remainder coefficient pair=[-37, 218];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=0

條件:無

餘數與兩個係數用同一商更新,歸納保每一列是原abs(a),abs(b)的線性組合;不是gcd算完再猜係數。

步驟識別與依賴

規則:euclid_extended_coefficients_same_quotient_recurrence · 依賴:G001, S037

S039 · implies

操作前

complete division rows=[[654, 111, 5, 99], [111, 99, 1, 12], [99, 12, 8, 3], [12, 3, 4, 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, S038

S040 · calculation

操作前

Euclid restore original a sign in coefficient := mul(-1, 9)

操作後

Euclid restore original a sign in coefficient = -9

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, S039

S041 · calculation

操作前

Euclid restore original b sign in coefficient := mul(1, -53)

操作後

Euclid restore original b sign in coefficient = -53

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, S040

S042 · calculation

操作前

Euclid ORIGINAL signed a times x := mul(-654, -9)

操作後

Euclid ORIGINAL signed a times x = 5886

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, S041

S043 · calculation

操作前

Euclid ORIGINAL signed b times y := mul(111, -53)

操作後

Euclid ORIGINAL signed b times y = -5883

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, S042

S044 · calculation

操作前

Euclid final signed Bezout linear combination := sum(5886, -5883)

操作後

Euclid final signed Bezout linear combination = 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, S043

S045 · implies

操作前

original a=-654,b=111;deterministic absolute-chain coefficients=[9, -53]

操作後

sign-restored source coefficients x=-9,y=-53;a*x+b*y=3=nonnegative gcd

條件:無

來源要求這條extended chain的確定係數,雖然其他Bézout係數也可能正確,仍不能替換來源答案。零符號保+1;(0,0)給原係數(1,0)及0=0,不聲稱唯一。

步驟識別與依賴

規則:euclid_deterministic_signed_bezout_not_just_any_coefficients · 依賴:G001, S044

逐步反向核對

  • S045 · 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。
  • S044 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid final signed Bezout linear combination,不以小數近似替代。
  • S043 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid ORIGINAL signed b times y,不以小數近似替代。
  • S042 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid ORIGINAL signed a times x,不以小數近似替代。
  • S041 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid restore original b sign in coefficient,不以小數近似替代。
  • S040 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid restore original a sign in coefficient,不以小數近似替代。
  • S039 · 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。
  • S038 · 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。
  • S037 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 second coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S036 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 second coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S035 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 first coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S034 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 first coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S033 · 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。
  • S032 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 remainder,不以小數近似替代。
  • S031 · 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。
  • S030 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step3 exact ratio,不以小數近似替代。
  • S029 · 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。
  • S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 second coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 second coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S026 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 first coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 first coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S024 · 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。
  • S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 remainder,不以小數近似替代。
  • S022 · 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。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step2 exact ratio,不以小數近似替代。
  • S020 · 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。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 second coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 second coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 first coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 first coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S015 · 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。
  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 remainder,不以小數近似替代。
  • S013 · 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。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step1 exact ratio,不以小數近似替代。
  • 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 Euclid step0 second coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step0 second coefficient multiple,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step0 first coefficient difference,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euclid step0 first coefficient multiple,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, -9, -53, 3, 是, extended_euclidean_back_substitution)

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: aaca40c6ddf85d1dacc664c83875f71723512e5d96e14d3edae59e29662957da
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  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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