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第 20903 題:容斥原理

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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

返回所在分頁 105

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R0040-20903 · q-20261014-advance-20261108-r05-inclusion-exclusion-principle-0053

原題與已知條件

完整有限indexed set family與全部非空index subsets。操作=incexc-general-alternating-sum;資料={"sets":[[2,3,4],[2,4,5],[2,4,6]]}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — 完整有限indexed set family與全部非空index subsets。操作=incexc-general-alternating-sum;資料={"sets":[[2,3,4],[2,4,5],[2,4,6]]}。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=incexc-general-alternating-sum;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[family_size, terms, union_size, alternating_sum, equal, certificate]

條件:無

原題快照保留歷史介面標記;本頁直接列來源欄位順序,不需JavaScript或外部表。標籤不自動是數學證據,No保持來源的聲稱範圍。

步驟識別與依賴

規則:source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

ORIGINAL indexed finite set family in SUPPLIED outer index order=[[2, 3, 4], [2, 4, 5], [2, 4, 6]]

操作後

within-set numeric normalization=[[2, 3, 4], [2, 4, 5], [2, 4, 6]];duplicates INSIDE a set rejected;EQUAL sets at DIFFERENT indices RETAINED;integer labels may be negative

條件:無

只對各集合內元素排序;外family位置是容斥index,不能按semantic fingerprint重排或去掉重複集合。空集合仍是合法indexed成員,元素標籤不是cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_indexed_family_not_deduplicated_or_semantic_reordered · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

inclusion mask1 signed intersection cardinality := mul(1, 3)

操作後

inclusion mask1 signed intersection cardinality = 3

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

inclusion mask1 alternating prefix sum := sum(0, 3)

操作後

inclusion mask1 alternating prefix sum = 3

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=1;ORIGINAL family indices=[0];actual selected original sets=[[2, 3, 4]]

操作後

FULL intersection members=[2, 3, 4];size=3;ODD order sign=1;alternating prefix=3;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

inclusion mask2 signed intersection cardinality := mul(1, 3)

操作後

inclusion mask2 signed intersection cardinality = 3

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

inclusion mask2 alternating prefix sum := sum(3, 3)

操作後

inclusion mask2 alternating prefix sum = 6

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=2;ORIGINAL family indices=[1];actual selected original sets=[[2, 4, 5]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4, 5];size=3;ODD order sign=1;alternating prefix=6;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

inclusion mask3 signed intersection cardinality := mul(-1, 2)

操作後

inclusion mask3 signed intersection cardinality = -2

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

inclusion mask3 alternating prefix sum := sum(6, -2)

操作後

inclusion mask3 alternating prefix sum = 4

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=3;ORIGINAL family indices=[0, 1];actual selected original sets=[[2, 3, 4], [2, 4, 5]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4];size=2;EVEN order sign=-1;alternating prefix=4;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

inclusion mask4 signed intersection cardinality := mul(1, 3)

操作後

inclusion mask4 signed intersection cardinality = 3

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

inclusion mask4 alternating prefix sum := sum(4, 3)

操作後

inclusion mask4 alternating prefix sum = 7

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=4;ORIGINAL family indices=[2];actual selected original sets=[[2, 4, 6]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4, 6];size=3;ODD order sign=1;alternating prefix=7;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

inclusion mask5 signed intersection cardinality := mul(-1, 2)

操作後

inclusion mask5 signed intersection cardinality = -2

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · calculation

操作前

inclusion mask5 alternating prefix sum := sum(7, -2)

操作後

inclusion mask5 alternating prefix sum = 5

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S015

S017 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=5;ORIGINAL family indices=[0, 2];actual selected original sets=[[2, 3, 4], [2, 4, 6]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4];size=2;EVEN order sign=-1;alternating prefix=5;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

inclusion mask6 signed intersection cardinality := mul(-1, 2)

操作後

inclusion mask6 signed intersection cardinality = -2

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

inclusion mask6 alternating prefix sum := sum(5, -2)

操作後

inclusion mask6 alternating prefix sum = 3

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=6;ORIGINAL family indices=[1, 2];actual selected original sets=[[2, 4, 5], [2, 4, 6]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4];size=2;EVEN order sign=-1;alternating prefix=3;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

inclusion mask7 signed intersection cardinality := mul(1, 2)

操作後

inclusion mask7 signed intersection cardinality = 2

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · calculation

操作前

inclusion mask7 alternating prefix sum := sum(3, 2)

操作後

inclusion mask7 alternating prefix sum = 5

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

next NONEMPTY NUMERIC bitmask=7;ORIGINAL family indices=[0, 1, 2];actual selected original sets=[[2, 3, 4], [2, 4, 5], [2, 4, 6]]

操作後

FULL intersection members=[2, 4];size=2;ODD order sign=1;alternating prefix=5;zero-size terms retained

條件:無

每個非空index子集都出現一次,按數字mask而非集合大小或lex排序。奇數階加、偶數階減;空intersection也列0項,partial alternating sum不是已宣稱cardinality。

步驟識別與依賴

規則:incexc_every_index_submask_intersection_parity_source_order · 依賴:G001, S022

S024 · calculation

操作前

inclusion COMPLETE actual union cardinality := sum(1, 1, 1, 1, 1)

操作後

inclusion COMPLETE actual union cardinality = 5

條件:無

依原始角色及已核中間量精確代值,保留原索引、集合位置、方向、正負號與適用條件。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S023

S025 · implies

操作前

ACTUAL union element=2;ALL containing ORIGINAL family indices=[0, 1, 2];indexed multiplicity r=3

操作後

only nonempty subsets of these containing indices contribute to this element;pair subsets not containing the first such index with subsets adding it:opposite signs cancel except its positive singleton;total coefficient1

條件:無

固定一個containing index,非空且不含它的S與S加此index成對,正負號相反;只有原本未列的空S對應正singleton未被消去,故係數1。相等集合在不同index會增加r,不能去重。

步驟識別與依賴

規則:incexc_each_element_full_coefficient_not_one_sum_coincidence · 依賴:G001, S024

S026 · implies

操作前

ACTUAL union element=3;ALL containing ORIGINAL family indices=[0];indexed multiplicity r=1

操作後

only nonempty subsets of these containing indices contribute to this element;pair subsets not containing the first such index with subsets adding it:opposite signs cancel except its positive singleton;total coefficient1

條件:無

固定一個containing index,非空且不含它的S與S加此index成對,正負號相反;只有原本未列的空S對應正singleton未被消去,故係數1。相等集合在不同index會增加r,不能去重。

步驟識別與依賴

規則:incexc_each_element_full_coefficient_not_one_sum_coincidence · 依賴:G001, S025

S027 · implies

操作前

ACTUAL union element=4;ALL containing ORIGINAL family indices=[0, 1, 2];indexed multiplicity r=3

操作後

only nonempty subsets of these containing indices contribute to this element;pair subsets not containing the first such index with subsets adding it:opposite signs cancel except its positive singleton;total coefficient1

條件:無

固定一個containing index,非空且不含它的S與S加此index成對,正負號相反;只有原本未列的空S對應正singleton未被消去,故係數1。相等集合在不同index會增加r,不能去重。

步驟識別與依賴

規則:incexc_each_element_full_coefficient_not_one_sum_coincidence · 依賴:G001, S026

S028 · implies

操作前

ACTUAL union element=5;ALL containing ORIGINAL family indices=[1];indexed multiplicity r=1

操作後

only nonempty subsets of these containing indices contribute to this element;pair subsets not containing the first such index with subsets adding it:opposite signs cancel except its positive singleton;total coefficient1

條件:無

固定一個containing index,非空且不含它的S與S加此index成對,正負號相反;只有原本未列的空S對應正singleton未被消去,故係數1。相等集合在不同index會增加r,不能去重。

步驟識別與依賴

規則:incexc_each_element_full_coefficient_not_one_sum_coincidence · 依賴:G001, S027

S029 · implies

操作前

ACTUAL union element=6;ALL containing ORIGINAL family indices=[2];indexed multiplicity r=1

操作後

only nonempty subsets of these containing indices contribute to this element;pair subsets not containing the first such index with subsets adding it:opposite signs cancel except its positive singleton;total coefficient1

條件:無

固定一個containing index,非空且不含它的S與S加此index成對,正負號相反;只有原本未列的空S對應正singleton未被消去,故係數1。相等集合在不同index會增加r,不能去重。

步驟識別與依賴

規則:incexc_each_element_full_coefficient_not_one_sum_coincidence · 依賴:G001, S028

S030 · implies

操作前

COMPLETE indexed family size=3;ALL7 nonempty index subsets accounted for;ACTUAL union=[2, 3, 4, 5, 6]

操作後

each covered element has coefficient1 and any uncovered element coefficient0;FULL alternating sum=5=actual union size=5;empty family yields empty union/no terms/0

條件:無

逐元素係數證書全和才得到整個有限union的大小,不是觀察一次數字相等當一般證明。未覆蓋點沒有任何containing index而貢獻0;empty family亦直接是0。

步驟識別與依賴

規則:incexc_full_pointwise_identity_all_finite_indexed_sets · 依賴:G001, S029

逐步反向核對

  • S030 · 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。
  • 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 — 回到原始資料與本步條件核對,不把單向推論誤稱等價。
  • S027 · 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。
  • S026 · 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。
  • S025 · 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。
  • S024 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion COMPLETE actual union cardinality,不以小數近似替代。
  • 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 — 以精確有理數重算 inclusion mask7 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask7 signed intersection cardinality,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 inclusion mask6 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask6 signed intersection cardinality,不以小數近似替代。
  • 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 — 以精確有理數重算 inclusion mask5 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask5 signed intersection cardinality,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 inclusion mask4 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask4 signed intersection cardinality,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 inclusion mask3 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask3 signed intersection cardinality,不以小數近似替代。
  • S008 · 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。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask2 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask2 signed intersection cardinality,不以小數近似替代。
  • S005 · 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。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask1 alternating prefix sum,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 inclusion mask1 signed intersection cardinality,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, [[[0], 1, 3], [[1], 1, 3], [[0, 1], -1, 2], [[2], 1, 3], [[0, 2], -1, 2], [[1, 2], -1, 2], [[0, 1, 2], 1, 2]], 5, 5, 是, all_nonempty_index_subsets_included)

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: d126503270e110cc23fc357910814b28bacb9d8471a5954f6c9ed62412614f22
  • candidate record SHA-256: a6be2b2f841255f80a04bb6cb50a78828e7c5716b672ea666871ceb9fc1f8099
  • semantic review receipt SHA-256: c6483ed1229af9183fe5c704a2627b1558ad9a31bfbb0d2ee2d5c1a1c299ab4d
  • question-first witness SHA-256: e81f9a560d630fcb23441146f008c4feca7aceab3ebe4de2cf1997c061375ef7
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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