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第 428 題:二項式定理

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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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P1000-0428 · q-20261014-advance-20261109-r05-binomial-theorem-0053

原題與已知條件

commutative coefficient setting與n in natural including zero。操作=binomial-evaluation-identity;資料={"n":2,"x":-1,"y":0}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — commutative coefficient setting與n in natural including zero。操作=binomial-evaluation-identity;資料={"n":2,"x":-1,"y":0}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

定義與適用範圍

n 為非負整數且 x、y 可交換;逐項 C(n,k)x^(n−k)y^k 加總,零次冪為 1。

逐步推導

S001 · implies

操作前

n=2≥0; multiplication commutes

操作後

group the finite product by the number of y choices

條件:無

每個因子選x或y,依選y的次數分組,係數先作整數計數。

步驟識別與依賴

規則:commutative_product · 依賴:G001

S002 · calculation

操作前

x+y := sum(-1, 0)

操作後

x+y = -1

條件:無

先直接計算和。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

(x+y)^n: (-1)^2

操作後

(x+y)^n = 1

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

choose 0 positions out of 2

操作後

C(2,0)=2/(1·2)=1

條件:無

選取 k 個位置的每個子集只計一次;除掉兩組內部排列後得到整數係數。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

x^2: (-1)^2

操作後

x^2 = 1

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

y^0: (0)^0

操作後

y^0 = 1

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

C·x power (k=0) := mul(1, 1)

操作後

C·x power (k=0) = 1

條件:無

先把係數乘上x項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

term[0] := mul(1, 1)

操作後

term[0] = 1

條件:無

再乘y項,保留負底數的整個括號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

choose 1 positions out of 2

操作後

C(2,1)=2/(1·1)=2

條件:無

選取 k 個位置的每個子集只計一次;除掉兩組內部排列後得到整數係數。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

x^1: (-1)^1

操作後

x^1 = -1

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

y^1: (0)^1

操作後

y^1 = 0

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S010

S012 · calculation

操作前

C·x power (k=1) := mul(2, -1)

操作後

C·x power (k=1) = -2

條件:無

先把係數乘上x項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

term[1] := mul(-2, 0)

操作後

term[1] = 0

條件:無

再乘y項,保留負底數的整個括號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

choose 2 positions out of 2

操作後

C(2,2)=2/(2·1)=1

條件:無

選取 k 個位置的每個子集只計一次;除掉兩組內部排列後得到整數係數。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S013

S015 · implies

操作前

x^0: (-1)^0

操作後

x^0 = 1

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S014

S016 · implies

操作前

y^2: (0)^2

操作後

y^2 = 0

條件:無

以非負整數次的有限乘積計算;零次為乘法單位元。

步驟識別與依賴

規則:integer_power · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

C·x power (k=2) := mul(1, 1)

操作後

C·x power (k=2) = 1

條件:無

先把係數乘上x項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · calculation

操作前

term[2] := mul(1, 0)

操作後

term[2] = 0

條件:無

再乘y項,保留負底數的整個括號。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

expanded sum := sum(1, 0, 0)

操作後

expanded sum = 1

條件:無

所有k都已列出,逐項加總,不只取首尾項。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · implies

操作前

direct=1; expanded=1

操作後

identity holds: 是

條件:無

兩條計算路徑一致,核對本題的有限二項恆等式。

步驟識別與依賴

規則:finite_expansion_evaluation · 依賴:G001, S019

逐步反向核對

  • S020 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 expanded sum,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 term[2],不以小數近似替代。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 C·x power (k=2),不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S015 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S014 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 term[1],不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 C·x power (k=1),不以小數近似替代。
  • S011 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S010 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S009 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 term[0],不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 C·x power (k=0),不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S005 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S004 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S003 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。
  • S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 x+y,不以小數近似替代。
  • S001 · premise_and_result_audit — 係數先在整數中計數;不在一般係數環中除以可能不可逆的階乘。

結論

(2, -1, 0, 1, 1, 是)

上述完整代值與條件核對得到原題答案;欄位次序及真假標記保持原始合約。

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: 30a22018fcb38373d605a20e0eaa2d8c7437720339ccb5c3c51110284c338d8f
  • candidate record SHA-256: 70d4f3a90a9070aaa66809cfa7aabe264fecbc5cf5ae69b0ac92ebd2a7b3f7b1
  • semantic review receipt SHA-256: 6c2c6d46aded7582a11ac41a8c0b3bdde2669a53bdb6e796eea2039994a02772
  • question-first witness SHA-256: 77e43898df9efdbf8094ad81fe4ab91cf4b4bd82f481eb9b4699b73cb4da612b
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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