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第 27305 題:正規語言Pumping引理

本頁導覽
  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 137

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R0053-27305 · q-20261015-advance-20261118-r07-pumping-lemma-regular-languages-0055

原題與已知條件

exists p forall w exists split forall i量詞與split constraints責任。操作=pump-anbn-all-splits;資料={"p":5}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — exists p forall w exists split forall i量詞與split constraints責任。操作=pump-anbn-all-splits;資料={"p":5}。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 roles = [pump-anbn-all-splits]

操作後

derived = [[p, adversary_word, all_legal_split_rows, split_count, triangular_count, every_split_defeated, pump_down_scope]]

條件:無

此頁直接列完整來源欄序與mode特定角色,不靠JavaScript或由答案外形猜介面;No、undefined、infinity各保原意。

步驟識別與依賴

規則:source_ordered_fields_without_JS · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

source roles = [5]

操作後

derived = [a^5b^5, 10, ALL x>=0,y>=1,x+y<=p]

條件:無

假設regular可取得p;adversary選a^p b^p,長2p>=p。任意合法split的xy都在前p個a中,故y只有a且長度正;不是先挑一個方便的split。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_adversary_word_and_ALL_legal_split_domain · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,1 := sub(5, 1)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,1 = 4

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

source roles = [5, 0, 1]

操作後

derived = [4, 9, [0, 1, 4, a^4b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,2 := sub(5, 2)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,2 = 3

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

source roles = [5, 0, 2]

操作後

derived = [3, 8, [0, 2, 3, a^3b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,3 := sub(5, 3)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,3 = 2

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

source roles = [5, 0, 3]

操作後

derived = [2, 7, [0, 3, 2, a^2b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S007

S009 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,4 := sub(5, 4)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,4 = 1

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

source roles = [5, 0, 4]

操作後

derived = [1, 6, [0, 4, 1, a^1b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S009

S011 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,5 := sub(5, 5)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,5 = 0

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

source roles = [5, 0, 5]

操作後

derived = [0, 5, [0, 5, 0, a^0b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S011

S013 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,1 := sub(5, 1)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,1 = 4

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

source roles = [5, 1, 1]

操作後

derived = [3, 8, [1, 1, 3, a^4b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S013

S015 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,2 := sub(5, 2)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,2 = 3

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S014

S016 · implies

操作前

source roles = [5, 1, 2]

操作後

derived = [2, 7, [1, 2, 2, a^3b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S015

S017 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,3 := sub(5, 3)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,3 = 2

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

source roles = [5, 1, 3]

操作後

derived = [1, 6, [1, 3, 1, a^2b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S017

S019 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,4 := sub(5, 4)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,4 = 1

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S018

S020 · implies

操作前

source roles = [5, 1, 4]

操作後

derived = [0, 5, [1, 4, 0, a^1b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S019

S021 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,1 := sub(5, 1)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,1 = 4

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S020

S022 · implies

操作前

source roles = [5, 2, 1]

操作後

derived = [2, 7, [2, 1, 2, a^4b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S021

S023 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,2 := sub(5, 2)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,2 = 3

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

source roles = [5, 2, 2]

操作後

derived = [1, 6, [2, 2, 1, a^3b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S023

S025 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,3 := sub(5, 3)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,3 = 2

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S024

S026 · implies

操作前

source roles = [5, 2, 3]

操作後

derived = [0, 5, [2, 3, 0, a^2b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S025

S027 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,1 := sub(5, 1)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,1 = 4

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S026

S028 · implies

操作前

source roles = [5, 3, 1]

操作後

derived = [1, 6, [3, 1, 1, a^4b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S027

S029 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,2 := sub(5, 2)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,2 = 3

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S028

S030 · implies

操作前

source roles = [5, 3, 2]

操作後

derived = [0, 5, [3, 2, 0, a^3b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S029

S031 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split4,1 := sub(5, 1)

操作後

Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split4,1 = 4

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S030

S032 · implies

操作前

source roles = [5, 4, 1]

操作後

derived = [0, 5, [4, 1, 0, a^4b^5, 否], 是]

條件:無

第三欄p-x-y只計z中的剩餘a,完整|z|尚加p個b。i=0刪掉正長y,a數p-y<p而b數仍p,所以這個合法split的pump-down不在語言。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_EVERY_legal_split_i0_refutation_remainingA_NOT_fullZ · 依賴:G001, S031

S033 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL triangular numerator := mul(5, 6)

操作後

Pumping ORIGINAL triangular numerator = 30

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S032

S034 · calculation

操作前

Pumping ORIGINAL triangular all-splits count := div(30, 2)

操作後

Pumping ORIGINAL triangular all-splits count = 15

條件:無

逐原始角色與已證中間量精確代值;不以近似值、索引位址或自洽但換過的操作數取代來源。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S033

S035 · implies

操作前

source roles = [5, [[0, 1, 4, a^4b^5, 否], [0, 2, 3, a^3b^5, 否], [0, 3, 2, a^2b^5, 否], [0, 4, 1, a^1b^5, 否], [0, 5, 0, a^0b^5, 否], [1, 1, 3, a^4b^5, 否], [1, 2, 2, a^3b^5, 否], [1, 3, 1, a^2b^5, 否], [1, 4, 0, a^1b^5, 否], [2, 1, 2, a^4b^5, 否], [2, 2, 1, a^3b^5, 否], [2, 3, 0, a^2b^5, 否], [3, 1, 1, a^4b^5, 否], [3, 2, 0, a^3b^5, 否], [4, 1, 0, a^4b^5, 否]]]

操作後

derived = [15, 15, 是]

條件:無

每個x有p-x個y,總數p+(p-1)+...+1=p(p+1)/2,表未遺漏任何合法split。一般論證對任意proposed p重複相同理由,故forall split exists i0反駁pumping結論;不把僅一個固定p表冒充全部證明。

步驟識別與依賴

規則:Pumping_ALL_splits_and_GENERAL_every_proposed_p_contradiction · 依賴:G001, S034

逐步反向核對

  • S035 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S034 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL triangular all-splits count,不以小數近似替代。
  • S033 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL triangular numerator,不以小數近似替代。
  • S032 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S031 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split4,1,不以小數近似替代。
  • S030 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,2,不以小數近似替代。
  • S028 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split3,1,不以小數近似替代。
  • S026 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,3,不以小數近似替代。
  • S024 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,2,不以小數近似替代。
  • S022 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S021 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split2,1,不以小數近似替代。
  • S020 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,4,不以小數近似替代。
  • S018 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,3,不以小數近似替代。
  • S016 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S015 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,2,不以小數近似替代。
  • S014 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split1,1,不以小數近似替代。
  • S012 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S011 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,5,不以小數近似替代。
  • S010 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S009 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,4,不以小數近似替代。
  • S008 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,3,不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,2,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Pumping ORIGINAL remaining a after i0 split0,1,不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。
  • S001 · premise_and_result_audit — 回查原始完整資料、步驟操作數與本步前提;有限核對、條件式定理引用與一般形式證明分開。

結論

(5, a^5b^5, [[0, 1, 4, a^4b^5, 否], [0, 2, 3, a^3b^5, 否], [0, 3, 2, a^2b^5, 否], [0, 4, 1, a^1b^5, 否], [0, 5, 0, a^0b^5, 否], [1, 1, 3, a^4b^5, 否], [1, 2, 2, a^3b^5, 否], [1, 3, 1, a^2b^5, 否], [1, 4, 0, a^1b^5, 否], [2, 1, 2, a^4b^5, 否], [2, 2, 1, a^3b^5, 否], [2, 3, 0, a^2b^5, 否], [3, 1, 1, a^4b^5, 否], [3, 2, 0, a^3b^5, 否], [4, 1, 0, a^4b^5, 否]], 15, 15, 是, every_legal_split_is_defeated_by_i=0)

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: 3d3a0b9b08b713c6cd3c93225adfb039c2c4424970bb3bef47354defd5d3176c
  • candidate record SHA-256: a9cfbd5f80ccfd96ede7afd0f9f24dcba8c5a5953fbe02c19d6d66dd96964512
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