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第 23971 題：NFA到DFA的子集合構造

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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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R0046-23971 · q-20261014-advance-20261112-r07-subset-construction-nfa-to-dfa-0096

原題與已知條件

epsilon-closed start、move後closure與accepting-subset交集規則。操作=subsetdfa-full-word-trace-invariant；資料={"states":["s20","m20","f20","e120","e220","d20"],"alphabet":["a20","b20"],"start_state":"s20","final_states":["f20"],"transitions":[["s20",null,"m20"],["s20",null,"d20"],["m20","a20","m20"],["m20","b20","f20"],["f20",null,"e120"],["e120",null,"e220"]],"input":["b20"]}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — epsilon-closed start、move後closure與accepting-subset交集規則。操作=subsetdfa-full-word-trace-invariant；資料={"states":["s20","m20","f20","e120","e220","d20"],"alphabet":["a20","b20"],"start_state":"s20","final_states":["f20"],"transitions":[["s20",null,"m20"],["s20",null,"d20"],["m20","a20","m20"],["m20","b20","f20"],["f20",null,"e120"],["e120",null,"e220"]],"input":["b20"]}。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=subsetdfa-full-word-trace-invariant;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[input, DFA_prefix_subsets, direct_NFA_prefix_subsets, prefix_invariant, accepted, certificate, finite_tests_language_equivalence_claim, boundary]

條件：無

保留原題介面快照，本頁直接列來源欄序，不需JavaScript。radius由原mode選6／11欄，不補欄；No與實際否定依來源責任分清。

步驟識別與依賴

規則：source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴：G001

S002 · implies

操作前

ORIGINAL states=[s20, m20, f20, e120, e220, d20],alphabet=[a20, b20],start=s20;ORIGINAL transition order=[[s20, null, m20], [s20, null, d20], [m20, a20, m20], [m20, b20, f20], [f20, null, e120], [e120, null, e220]]

操作後

final set normalized UTF16=[f20];states nonempty,alphabet/finals/relation MAYEMPTY;DUPLICATE triples rejected in THIS model

條件：無

此題與前一NFA節點不同：transition triple須唯一，finals須排序。所有subset都是真carrier子集合；不偷用舊wrapper的duplicate／final-order慣例。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_qualified_NFA_signature_DUPLICATE_edges_REJECTED_here · 依賴：G001, S001

S003 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL whole-word start:stage=0;seed set=[s20];previous set=[s20]

操作後

ALL [ORIGINAL edge index,from,to,enabled] EPS rows=[[0, s20, m20, 是], [1, s20, d20, 是], [4, f20, e120, 否], [5, e120, e220, 否]];next set=[d20, m20, s20];stable=否

條件：無

新增state都有前一層有限EPS路徑，任何含seed的EPS封閉集合都必含每層；有限states使飽和終止，得到完整且最小closure，不消耗input。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_ALL_EPS_fixedpoint_reachability_not_input_consumption · 依賴：G001, S002

S004 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL whole-word start:stage=1;seed set=[s20];previous set=[d20, m20, s20]

操作後

ALL [ORIGINAL edge index,from,to,enabled] EPS rows=[[0, s20, m20, 是], [1, s20, d20, 是], [4, f20, e120, 否], [5, e120, e220, 否]];next set=[d20, m20, s20];stable=是

條件：無

新增state都有前一層有限EPS路徑，任何含seed的EPS封閉集合都必含每層；有限states使飽和終止，得到完整且最小closure，不消耗input。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_ALL_EPS_fixedpoint_reachability_not_input_consumption · 依賴：G001, S003

S005 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL prefix step0:EXACT ORIGINAL supplied S=[d20, m20, s20];symbol=b20;ALL matching ORIGINAL edge rows=[[3, m20, f20]]

操作後

direct symbol targets=[f20];NO EPS preclosure inserted into S;now close ONLY these targets

條件：無

任意給定S未必已EPS-closed，先preclose會改本題運算；定義明示先move(S,a)再closure。empty move得到合法empty dead state。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_GIVEN_S_symbol_move_BEFORE_closure_NO_preclose · 依賴：G001, S004

S006 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL prefix step0 post-symbol EPS closure:stage=0;seed set=[f20];previous set=[f20]

操作後

ALL [ORIGINAL edge index,from,to,enabled] EPS rows=[[0, s20, m20, 否], [1, s20, d20, 否], [4, f20, e120, 是], [5, e120, e220, 否]];next set=[e120, f20];stable=否

條件：無

新增state都有前一層有限EPS路徑，任何含seed的EPS封閉集合都必含每層；有限states使飽和終止，得到完整且最小closure，不消耗input。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_ALL_EPS_fixedpoint_reachability_not_input_consumption · 依賴：G001, S005

S007 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL prefix step0 post-symbol EPS closure:stage=1;seed set=[f20];previous set=[e120, f20]

操作後

ALL [ORIGINAL edge index,from,to,enabled] EPS rows=[[0, s20, m20, 否], [1, s20, d20, 否], [4, f20, e120, 是], [5, e120, e220, 是]];next set=[e120, e220, f20];stable=否

條件：無

新增state都有前一層有限EPS路徑，任何含seed的EPS封閉集合都必含每層；有限states使飽和終止，得到完整且最小closure，不消耗input。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_ALL_EPS_fixedpoint_reachability_not_input_consumption · 依賴：G001, S006

S008 · implies

操作前

Subset DFA ORIGINAL prefix step0 post-symbol EPS closure:stage=2;seed set=[f20];previous set=[e120, e220, f20]

操作後

ALL [ORIGINAL edge index,from,to,enabled] EPS rows=[[0, s20, m20, 否], [1, s20, d20, 否], [4, f20, e120, 是], [5, e120, e220, 是]];next set=[e120, e220, f20];stable=是

條件：無

新增state都有前一層有限EPS路徑，任何含seed的EPS封閉集合都必含每層；有限states使飽和終止，得到完整且最小closure，不消耗input。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_ALL_EPS_fixedpoint_reachability_not_input_consumption · 依賴：G001, S007

S009 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];direct NFA configuration stage=0;previous configs=[[s20, 0]]

操作後

ALL enabled [from,ORIGINAL edge index,next] rows=[[[s20, 0], 0, [m20, 0]], [[s20, 0], 1, [d20, 0]]];next configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0]];stable=否

條件：無

這條直接路徑在完整finite state×input-position圖上求所有reachable，不把一條chosen run當成全狀態，也不把DFA同一函式重跑冒充不同觀察。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_DIRECT_all_NFA_word_configurations_independent_fixedpoint · 依賴：G001, S008

S010 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];direct NFA configuration stage=1;previous configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0]]

操作後

ALL enabled [from,ORIGINAL edge index,next] rows=[[[s20, 0], 0, [m20, 0]], [[s20, 0], 1, [d20, 0]], [[m20, 0], 3, [f20, 1]]];next configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1]];stable=否

條件：無

這條直接路徑在完整finite state×input-position圖上求所有reachable，不把一條chosen run當成全狀態，也不把DFA同一函式重跑冒充不同觀察。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_DIRECT_all_NFA_word_configurations_independent_fixedpoint · 依賴：G001, S009

S011 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];direct NFA configuration stage=2;previous configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1]]

操作後

ALL enabled [from,ORIGINAL edge index,next] rows=[[[s20, 0], 0, [m20, 0]], [[s20, 0], 1, [d20, 0]], [[m20, 0], 3, [f20, 1]], [[f20, 1], 4, [e120, 1]]];next configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1], [e120, 1]];stable=否

條件：無

這條直接路徑在完整finite state×input-position圖上求所有reachable，不把一條chosen run當成全狀態，也不把DFA同一函式重跑冒充不同觀察。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_DIRECT_all_NFA_word_configurations_independent_fixedpoint · 依賴：G001, S010

S012 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];direct NFA configuration stage=3;previous configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1], [e120, 1]]

操作後

ALL enabled [from,ORIGINAL edge index,next] rows=[[[s20, 0], 0, [m20, 0]], [[s20, 0], 1, [d20, 0]], [[m20, 0], 3, [f20, 1]], [[f20, 1], 4, [e120, 1]], [[e120, 1], 5, [e220, 1]]];next configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1], [e120, 1], [e220, 1]];stable=否

條件：無

這條直接路徑在完整finite state×input-position圖上求所有reachable，不把一條chosen run當成全狀態，也不把DFA同一函式重跑冒充不同觀察。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_DIRECT_all_NFA_word_configurations_independent_fixedpoint · 依賴：G001, S011

S013 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];direct NFA configuration stage=4;previous configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1], [e120, 1], [e220, 1]]

操作後

ALL enabled [from,ORIGINAL edge index,next] rows=[[[s20, 0], 0, [m20, 0]], [[s20, 0], 1, [d20, 0]], [[m20, 0], 3, [f20, 1]], [[f20, 1], 4, [e120, 1]], [[e120, 1], 5, [e220, 1]]];next configs=[[s20, 0], [m20, 0], [d20, 0], [f20, 1], [e120, 1], [e220, 1]];stable=是

條件：無

這條直接路徑在完整finite state×input-position圖上求所有reachable，不把一條chosen run當成全狀態，也不把DFA同一函式重跑冒充不同觀察。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_DIRECT_all_NFA_word_configurations_independent_fixedpoint · 依賴：G001, S012

S014 · implies

操作前

ORIGINAL word=[b20];ALL DFA prefix subsets=[[d20, m20, s20], [e120, e220, f20]];independent direct NFA prefix subsets=[[d20, m20, s20], [e120, e220, f20]]

操作後

prefix_invariant=是;accepted=是;base is EPS closure of start;for ANY prefix,append one symbol move then finite EPS suffix to obtain EXACTLY all next reachable states

條件：無

一般等價要對任意prefix歸納並證兩個包含：DFA步驟有NFA路徑見證；任一多讀一字的NFA路徑可切成前prefix、symbol邊、EPS後綴。再以與final交非空對應存在完整接受run。最後固定No只拒絕由有限word tests單獨宣稱一般等價，不否定本invariant、accepted或一般定理。

步驟識別與依賴

規則：subsetdfa_GENERAL_arbitrary_prefix_two_inclusions_acceptance_rule · 依賴：G001, S013

逐步反向核對

  • 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 — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
  • S012 · 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。
  • 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 — 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 — 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 — 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 — 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 — 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 — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
  • 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

([b20], [[d20, m20, s20], [e120, e220, f20]], [[d20, m20, s20], [e120, e220, f20]], 是, 是, each_DFA_prefix_subset_equals_all_epsilon_closed_NFA_states_reachable_after_that_prefix, 否, finite_word_tests_do_not_prove_language_equivalence_without_the_prefix_induction_invariant)

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: 8dd003ebe2afc215002c628ec7db3e8def605cda105927eaedfddf7efa14d0f4
  • candidate record SHA-256: aff677bb6ac411ffaf328a4d791015b019d8a91d10bfc0f10adecc970fd94d37
  • semantic review receipt SHA-256: a7c0d888ade6d307703c4222c4137c78c0d2448babdcba2fa3446fe6fdd343c1
  • question-first witness SHA-256: c9571f97a37d503ad6a61034cc00108543a05c37ef246d1c4962f55136a3de02
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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