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第 21028 題:單調有界數列收斂定理

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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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R0041-21028 · q-20261014-advance-20261108-r02-monotone-sequence-convergence-theorem-0053

原題與已知條件

實數列的symbolic全稱單調與相應有界證書。操作=monoseq-epsilon-witness;資料={"direction":"increasing","limit":[3,4],"coefficient":3,"shift":2,"epsilon":[1,12]}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — 實數列的symbolic全稱單調與相應有界證書。操作=monoseq-epsilon-witness;資料={"direction":"increasing","limit":[3,4],"coefficient":3,"shift":2,"epsilon":[1,12]}。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=monoseq-epsilon-witness;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[direction, limit, epsilon, N, value_at_N, strict_tail_certificate, certificate]

條件:無

原題歷史介面標記保留;此處直接列有序輸出欄位,不依賴JavaScript。欄位或tag不是額外數學證據,固定No保留原聲稱範圍。

步驟識別與依賴

規則:source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

ORIGINAL direction=increasing,L=3/4,c=3>0,shift=2>=1;WHOLE a_n=L+(-1)c/(n+shift) for ALL n>=0

操作後

for EVERY n>=0,a_(n+1)-a_n=(1)*(3)/((n+2)*(n+1+2));positive denominator;all a_n strictly below L=3/4

條件:無

逐次差由同分母相減得到;c正、分母正固定其符號,故遞增時L是上界,遞減時L是下界。這是全部n的公式,允許L為負且不把頭三項當證明。

步驟識別與依賴

規則:monoseq_whole_symbolic_monotonicity_and_matching_bound · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

WHOLE increasing law with ORIGINAL L=3/4,c=3,shift=2

操作後

for ANY epsilon>0 choose natural N with N+2>3/epsilon;ALL n>=N have |a_n-L|<epsilon;L is supremum but NOT attained because c/(n+shift)>0

條件:無

由Archimedean性選出N後控制所有後項;任何比L更小的上界(或更大的下界)會被足夠近L的項打破,故L是sup/inf。一般單調定理亦由sup−epsilon不是上界取得一項,再以單調性夾住尾部;遞減情況對偶。

步驟識別與依賴

規則:monoseq_sup_inf_limit_proof_and_nonattainment · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

monoseq c over epsilon := div(3, 1/12)

操作後

monoseq c over epsilon = 36

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

monoseq index multiple := mul(1, 35)

操作後

monoseq index multiple = 35

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

monoseq actual source index := sum(0, 35)

操作後

monoseq actual source index = 35

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

monoseq witness denominator := sum(35, 2)

操作後

monoseq witness denominator = 37

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

monoseq witness distance := div(3, 37)

操作後

monoseq witness distance = 3/37

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

monoseq predecessor distance := div(3, 36)

操作後

monoseq predecessor distance = 1/12

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

monoseq:c=3,shift=2,epsilon=1/12;index(q)=1q+0;c/epsilon=36;floor=36

操作後

least nonnegative witness=35;actual source index=35;distance=3/37<epsilon;predecessor distance=1/12;no predecessor evaluated when witness0

條件:無

嚴格小於等價分母大於c/epsilon,整數分母需至少floor(c/epsilon)+1,再按stride向上取整且截到0。N>0才驗前一項仍≥epsilon;相等尚未通過。

步驟識別與依賴

規則:tail_strict_least_index_not_equality_or_negative_predecessor · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

monoseq:positive c=3,epsilon=1/12,shift=2,stride=1,offset=0;least witness=35

操作後

for EVERY integer q>=35,denominator=1q+0+2>=witness denominator>0,so 0<distance<=(3/37)<epsilon

條件:無

這一步是所有後續索引的代數不等式,不是只看一個數值猜收斂。分母正且遞增,固定正分子使誤差遞減;前一項檢查只證最小性。

步驟識別與依賴

規則:tail_all_later_quantified_from_positive_denominator_growth · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

monoseq at witness N denominator := sum(35, 2)

操作後

monoseq at witness N denominator = 37

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

monoseq at witness N unsigned tail := div(3, 37)

操作後

monoseq at witness N unsigned tail = 3/37

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · calculation

操作前

monoseq at witness N signed value := sub(3/4, 3/37)

操作後

monoseq at witness N signed value = 99/148

條件:無

依原題角色與已核中間量精確代值,保留原順序、正負號及量詞條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S013

逐步反向核對

  • S014 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq at witness N signed value,不以小數近似替代。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq at witness N unsigned tail,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq at witness N denominator,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 — 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 monoseq predecessor distance,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq witness distance,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq witness denominator,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq actual source index,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq index multiple,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 monoseq c over epsilon,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 — 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

(increasing, 3/4, 1/12, 35, 99/148, 是, forall_n_ge_N_by_monotone_symbolic_tail)

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: 0fcf2a2cb025b546e237a86d458ebb2cf993d4be5d58d0f6b4b098c205f134d9
  • candidate record SHA-256: 6e0ca0886114e042155b56a4ca98f218e014d1c07cd6bd1381bf1f68b060011c
  • semantic review receipt SHA-256: 8f134403487694af4c70d2e00ec84bab542043ef4b3c54517c04f3c409c0262a
  • question-first witness SHA-256: ad772845088ed8e99f87f90d4264b05ea97be35775305a02011af5ee35f0f4ce
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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