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第 18819 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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R0036-18819 · q-20261014-advance-20261105-r03-euclidean-algorithm-0069

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":815,"b":125}。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":815,"b":125}。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=815,b=125

操作後

initial nonnegative chain values=[815, 125];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(815, 125)

操作後

Euclid step0 exact ratio = 163/25

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(6, 125)

操作後

Euclid step0 quotient times divisor = 750

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(815, 750)

操作後

Euclid step0 remainder = 65

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=815;positive right=125;exact ratio=163/25;floor quotient=6

操作後

left=right*q+r with r=65 in[0,125);gcd pair=[5, 5]

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(6, 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(6, 1)

操作後

Euclid step0 second coefficient multiple = 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, S008

S010 · calculation

操作前

Euclid step0 second coefficient difference := sub(0, 6)

操作後

Euclid step0 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, S009

S011 · implies

操作前

step=0;two original-absolute-input coefficient pairs=[[1, 0], [0, 1]];same quotient=6

操作後

next remainder coefficient pair=[1, -6];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=65

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(125, 65)

操作後

Euclid step1 exact ratio = 25/13

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, 65)

操作後

Euclid step1 quotient times divisor = 65

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(125, 65)

操作後

Euclid step1 remainder = 60

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=125;positive right=65;exact ratio=25/13;floor quotient=1

操作後

left=right*q+r with r=60 in[0,65);gcd pair=[5, 5]

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, -6)

操作後

Euclid step1 second coefficient multiple = -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, S017

S019 · calculation

操作前

Euclid step1 second coefficient difference := sub(1, -6)

操作後

Euclid step1 second coefficient difference = 7

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, -6]];same quotient=1

操作後

next remainder coefficient pair=[-1, 7];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=60

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(65, 60)

操作後

Euclid step2 exact ratio = 13/12

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, S020

S022 · calculation

操作前

Euclid step2 quotient times divisor := mul(1, 60)

操作後

Euclid step2 quotient times divisor = 60

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(65, 60)

操作後

Euclid step2 remainder = 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, S022

S024 · implies

操作前

step=2;left=65;positive right=60;exact ratio=13/12;floor quotient=1

操作後

left=right*q+r with r=5 in[0,60);gcd pair=[5, 5]

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(1, -1)

操作後

Euclid step2 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, S024

S026 · calculation

操作前

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

操作後

Euclid step2 first coefficient difference = 2

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(1, 7)

操作後

Euclid step2 second coefficient multiple = 7

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(-6, 7)

操作後

Euclid step2 second coefficient difference = -13

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, -6], [-1, 7]];same quotient=1

操作後

next remainder coefficient pair=[2, -13];abs(a)*s_next+abs(b)*t_next=5

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(60, 5)

操作後

Euclid step3 exact ratio = 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, S029

S031 · calculation

操作前

Euclid step3 quotient times divisor := mul(12, 5)

操作後

Euclid step3 quotient times divisor = 60

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(60, 60)

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=60;positive right=5;exact ratio=12;floor quotient=12

操作後

left=right*q+r with r=0 in[0,5);gcd pair=[5, 5]

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(12, 2)

操作後

Euclid step3 first coefficient multiple = 24

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, 24)

操作後

Euclid step3 first coefficient difference = -25

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(12, -13)

操作後

Euclid step3 second coefficient multiple = -156

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(7, -156)

操作後

Euclid step3 second coefficient difference = 163

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, 7], [2, -13]];same quotient=12

操作後

next remainder coefficient pair=[-25, 163];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=[[815, 125, 6, 65], [125, 65, 1, 60], [65, 60, 1, 5], [60, 5, 12, 0]];terminal pair=[5, 0]

操作後

gcd(a,b)=gcd(5,0)=5;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, 2)

操作後

Euclid restore original a sign in coefficient = 2

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, -13)

操作後

Euclid restore original b sign in coefficient = -13

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(815, 2)

操作後

Euclid ORIGINAL signed a times x = 1630

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(125, -13)

操作後

Euclid ORIGINAL signed b times y = -1625

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(1630, -1625)

操作後

Euclid final signed Bezout linear combination = 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, S043

S045 · implies

操作前

original a=815,b=125;deterministic absolute-chain coefficients=[2, -13]

操作後

sign-restored source coefficients x=2,y=-13;a*x+b*y=5=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

(5, 2, -13, 5, 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: 86f7e8129bf3198d333900016ab261a5796f2834d61600b2421c1c643c7dbf85
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  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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