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第 22701 題:Catalan數

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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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R0044-22701 · q-20261014-advance-20261111-r05-catalan-numbers-0026

原題與已知條件

C_0=1且C_(n+1)=sum_i C_i*C_(n-i)的zero-based indexing。操作=catalan-closed-form;資料={"n":0}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — C_0=1且C_(n+1)=sum_i C_i*C_(n-i)的zero-based indexing。操作=catalan-closed-form;資料={"n":0}。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=catalan-closed-form;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[n, central_binomial, denominator, remainder, quotient, binomial_difference, equal]

條件:無

保留原題歷史介面標記,直接列來源欄序,不需JavaScript。tag不是額外證據,固定No依原聲稱範圍解讀;排序輔助只處理協定,不是數學oracle。

步驟識別與依賴

規則:source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

ORIGINAL requested natural index n=0

操作後

initialize C_0=1;recurrence C_(j+1)=sum_i=0..j C_i*C_(j-i),including ALL splits

條件:無

空物件只有一種所以C0=1;第j+1項必含i0到j全部split,不採C1起算的位移慣例。

步驟識別與依賴

規則:catalan_base_case_empty_object_C0_one · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

Catalan central:ORIGINAL binomial N=0,K=0

操作後

use k=min(K,N-K)=0;initialize exact product1;empty product for k0 is1

條件:無

以組合數對稱取較短乘積,保原N/K角色;每步先乘整數再做精確整除,不用浮點factorial近似。

步驟識別與依賴

規則:catalan_exact_binomial_product_initial_and_symmetry · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

Catalan ORIGINAL denominator n plus1 := sum(0, 1)

操作後

Catalan ORIGINAL denominator n plus1 = 1

條件:無

依原題角色、原索引與已證中間量精確代值,不改為浮點近似或其他題目的資料。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

ORIGINAL n=0;central binomial=1;positive denominator n+1=1

操作後

Euclidean quotient=1,remainder=0;check remainder0 BEFORE treating quotient as Catalan integer

條件:無

先查餘數0才可作精確整數商,不以整數截斷掩蓋分母問題。n0時分母1與central1照樣保留。

步驟識別與依賴

規則:catalan_remainder_BEFORE_exact_closed_division · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

Catalan exact closed quotient after remainder0 := div(1, 1)

操作後

Catalan exact closed quotient after remainder0 = 1

條件:無

依原題角色、原索引與已證中間量精確代值,不改為浮點近似或其他題目的資料。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

Catalan adjacent:N=0,K=1

操作後

K outside0..N,so binomial=0

條件:無

超出範圍的組合數依來源為0,特別保n0時choose(0,1)=0。

步驟識別與依賴

規則:catalan_binomial_out_of_range_zero · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

Catalan central minus adjacent binomial := sub(1, 0)

操作後

Catalan central minus adjacent binomial = 1

條件:無

依原題角色、原索引與已證中間量精確代值,不改為浮點近似或其他題目的資料。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

ORIGINAL n=0;recurrence value=1;central=1,adjacent=0,denominator=1

操作後

closed quotient=1;binomial difference=1;ALL THREE agree;balanced paths counted by choose(2n,n),bad paths first-crossing reflection counted by choose(2n,n+1)

條件:無

Dyck path首次跌到−1的prefix反射,與n+1個up/n−1個down路徑雙射;good數是兩binomial之差。首次返回分解U P D Q給C_(j+1)=ΣC_i C_(j−i),空path給C0=1,所以同一遞迴唯一決定此數;adjacent比率再化差為central/(n+1)。不是只由有限數值猜一般恆等。

步驟識別與依賴

規則:catalan_general_Dyck_reflection_and_first_return_recurrence · 依賴:G001, S008

逐步反向核對

  • S009 · 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。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Catalan central minus adjacent binomial,不以小數近似替代。
  • S007 · 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。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Catalan exact closed quotient after remainder0,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 Catalan ORIGINAL denominator n plus1,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

(0, 1, 1, 0, 1, 1, 是)

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: 7ebb76d672d28406e5e6998a2ceca7c9cc5717310fa25eadc4818387c7a1b9e7
  • candidate record SHA-256: 78489eeb489ff14468f3074ceaf4d2253ca94466cc95257e6f31c2b94effb791
  • semantic review receipt SHA-256: 89b8e810eced1a69dbfef28d4b112e829edf156c7905a86e39a3f4958cd75e81
  • question-first witness SHA-256: b2e8b769c463242f05172564ae96e310403eae151e1ec30bcb50be3ffe12cfc7
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
同源完整 JSON