牛客竞赛数学专题班生成函数I 题解
牛客竞赛数学专题班生成函数I 题解
题单链接
背包
题目链接
题意
总共有888个物品,对于每个物品的选法都有要求,问带nnn个物品的方案数。
思路
构造生成函数,并将等比级数转为合式(∏i=0xi=11−x\prod_{i=0}x^i=\frac{1}{1-x}∏i=0xi=1−x1):
- 肥宅快乐水最多1个: 1+x1+x1+x
- 大盘鸡最多2个: 1+x+x2=11−x−x31−x=1−x31−x1+x+x^2=\frac{1}{1-x}-\frac{x^3}{1-x}=\frac{1-x^3}{1-x}1+x+x2=1−x1−1−xx3=1−x1−x3
- 啤酒鸡最多带3个: 1+x+x2+x3=11−x−x41−x=1−x41−x1+x+x^2+x^3=\frac{1}{1-x}-\frac{x^4}{1-x}=\frac{1-x^4}{1-x}1+x+x2+x3=1−x1−1−xx4=1−x1−x4
- 鸡翅的个数是2的倍数: 1+x2+x4+x6...=11−x21+x^2+x^4+x^6...=\frac{1}{1-x^2}1+x2+x4+x6...=1−x21
- 鸡汤的个数是奇数: x1+x3+x5...=x1−x2x^1+x^3+x^5...=\frac{x}{1-x^2}x1+x3+x5...=1−x2x
- 鸡块的个数是4的倍数: 1+x4+x8+x12...=11−x41+x^4+x^8+x^{12}...=\frac{1}{1-x^4}1+x4+x8+x12...=1−x41
- 鸡腿最多带一个: 1+x1+x1+x
- 鸡蛋的个数是3的倍数: 1+x3+x6+x9+...=11−x31+x^3+x^6+x^9+...=\frac{1}{1-x^3}1+x3+x6+x9+...=1−x31
将上述的式子全部乘起来(卷积):
F(x)=(1+x)⋅(1−x31−x)⋅(1−x41−x)⋅(11−x2)⋅(x1−x2)⋅(11−x4)⋅(1+x)⋅11−x3=x1−x4F(x)=(1+x)\cdot (\frac{1-x^3}{1-x}) \cdot (\frac{1-x^4}{1-x}) \cdot (\frac{1}{1-x^2}) \cdot (\frac{x}{1-x^2}) \cdot (\frac{1}{1-x^4}) \cdot (1+x)\cdot \frac{1}{1-x^3} = \frac{x}{1-x^4} F(x)=(1+x)⋅(1−x1−x3)⋅(1−x1−x4)⋅(1−x21)⋅(1−x2x)⋅(1−x41)⋅(1+x)⋅1−x31=1−x4x
由公式A(x)=∑i≥0(i+k−1i)xi=1(1−x)kA(x)=\sum_{i\ge 0}\binom{i+k-1}{i}x^i=\frac{1}{(1-x)^k}A(x)=∑i≥0(ii+k−1)xi=(1−x)k1,可得:
F(x)=x1−x4=x⋅∑i≥0(i+4−1i)xi=x⋅∑i≥0(i+33)xi=∑n≥1(n+23)xnF(x)=\frac{x}{1-x^4}=x\cdot \sum_{i\ge 0}\binom{i+4-1}{i}x^i=x\cdot \sum_{i\ge 0}\binom{i+3}{3}x^i=\sum_{n\ge 1}\binom{n+2}{3}x^n F(x)=1−x4x=x⋅i≥0∑(ii+4−1)xi=x⋅i≥0∑(3i+3)xi=n≥1∑(3n+2)xn
答案为:
[xn]F(x)=(n+23)=(n+2)(n+1)n3×2[x^n]F(x)=\binom{n+2}{3}=\frac{(n+2)(n+1)n}{3\times 2} [xn]F(x)=(3n+2)=3×2(n+2)(n+1)n
Devu and Flowers
对于每一朵花:
Fi(x)=1+x+x2+...+xfi=11−x−xfi+11−x=1−xfi+11−xF_i(x)=1+x+x^2+...+x^{f_i}=\frac{1}{1-x}-\frac{x^{f_i+1}}{1-x}=\frac{1-x^{f_i+1}}{1-x} Fi(x)=1+x+x2+...+xfi=1−x1−1−xxfi+1=1−x1−xfi+1
总的:
F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=∏i=1n(1−xfi+1)(1−x)n=A(x)⋅1(1−x)nF(x)=F_1(x)F_2(x)...F_n(x)=\frac{\prod_{i=1}^n(1-x^{f_i+1})}{(1-x)^n}=A(x)\cdot \frac{1}{(1-x)^n} F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=(1−x)n∏i=1n(1−xfi+1)=A(x)⋅(1−x)n1
A(x)A(x)A(x)可以通过dfs求解,O(2n)O(2^n)O(2n)。
故:
[xs]F(x)=∑i≥0[xi]A(x)⋅[xs−i]1(1−x)n=∑i≥0[xi]A(x)⋅(s−i+n−1n−1)\begin{matrix} [x^s]F(x)&=&\sum_{i\ge 0}[x^i]A(x)\cdot [x^{s-i}]\frac{1}{(1-x)^n} \\ \\ &=& \sum_{i\ge 0}[x^i]A(x)\cdot \binom{s-i+n-1}{n-1} \end{matrix} [xs]F(x)==∑i≥0[xi]A(x)⋅[xs−i](1−x)n1∑i≥0[xi]A(x)⋅(n−1s−i+n−1)
Sweets
对于每一个糖果:
Fi(x)=1+x+x2+...+xmi=11−x−xmi+11−x=1−xmi+11−xF_i(x)=1+x+x^2+...+x^{m_i}=\frac{1}{1-x}-\frac{x^{m_i+1}}{1-x}=\frac{1-x^{m_i+1}}{1-x} Fi(x)=1+x+x2+...+xmi=1−x1−1−xxmi+1=1−x1−xmi+1
总的:
F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=∏i=1n(1−xmi+1)(1−x)n=A(x)⋅1(1−x)nF(x)=F_1(x)F_2(x)...F_n(x)=\frac{\prod_{i=1}^n(1-x^{m_i+1})}{(1-x)^n}=A(x)\cdot \frac{1}{(1-x)^n} F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=(1−x)n∏i=1n(1−xmi+1)=A(x)⋅(1−x)n1
∑s=ab[xs]F(x)=∑s=ab∑i≥0[xi]A(x)⋅(s−i+n−1n−1)=∑i≥0[xi]A(x)⋅∑s=ab(s−i+n−1n−1)\begin{matrix} \sum_{s=a}^{b}[x^s]F(x)&=&\sum_{s=a}^{b} \sum_{i\ge 0}[x^i]A(x)\cdot \binom{s-i+n-1}{n-1} \\ \\ &=& \sum_{i\ge 0}[x^i]A(x)\cdot \sum_{s=a}^{b} \binom{s-i+n-1}{n-1} \end{matrix} ∑s=ab[xs]F(x)==∑s=ab∑i≥0[xi]A(x)⋅(n−1s−i+n−1)∑i≥0[xi]A(x)⋅∑s=ab(n−1s−i+n−1)
因为:
(aj)+(aj+1)=(a+1j+1)(a+1j)+(a+1j+1)=(a+2j+1)(a+2j)+(a+2j+1)=(a+3j+1)...(bj)+(bj+1)=(b+1j+1)\begin{matrix} \binom{a}{j}+\binom{a}{j+1}&=&\binom{a+1}{j+1} \\ \\ \binom{a+1}{j}+\binom{a+1}{j+1}&=&\binom{a+2}{j+1} \\ \\ \binom{a+2}{j}+\binom{a+2}{j+1}&=&\binom{a+3}{j+1} \\ \\ ... \\ \\ \binom{b}{j}+\binom{b}{j+1}&=&\binom{b+1}{j+1} \\ \\ \end{matrix} (ja)+(j+1a)(ja+1)+(j+1a+1)(ja+2)+(j+1a+2)...(jb)+(j+1b)====(j+1a+1)(j+1a+2)(j+1a+3)(j+1b+1)
(aj)+(a+1j)+(a+2j)+...+(bj)=(b+1j+1)−(aj+1)\binom{a}{j}+\binom{a+1}{j}+\binom{a+2}{j}+...+\binom{b}{j}=\binom{b+1}{j+1}-\binom{a}{j+1} (ja)+(ja+1)+(ja+2)+...+(jb)=(j+1b+1)−(j+1a)
故:
∑s=ab[xs]F(x)=∑i≥0[xi]A(x)⋅((b−i+n−1+1n−1+1)−(a−i+n−1n−1+1))\sum_{s=a}^{b}[x^s]F(x)=\sum_{i\ge 0}[x^i]A(x)\cdot (\binom{b-i+n-1+1}{n-1+1}-\binom{a-i+n-1}{n-1+1}) s=a∑b[xs]F(x)=i≥0∑[xi]A(x)⋅((n−1+1b−i+n−1+1)−(n−1+1a−i+n−1))
Blocks
黄色和绿色只能有偶数个:
F(x)=1+x22!+x44!+...=exp(x)+exp(−x)2F(x)=1+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}+...=\frac{\exp(x)+\exp(-x)}{2} F(x)=1+2!x2+4!x4+...=2exp(x)+exp(−x)
蓝色和黄色可以有任意个:
G(x)=1+x+x22!+x33!+...=exp(x)G(x)=1+x+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+...=\exp(x) G(x)=1+x+2!x2+3!x3+...=exp(x)
总的:
H(x)=F(x)2G(x)2=(exp(x)+exp(−x)2)2exp(x)2=exp(x)2+2+exp(−x)24exp(x)2=exp(x)4+2exp(x)2+14=exp(4x)+2exp(2x)+14=∑n>04n+2⋅2n4xnn!+14\begin{matrix} H(x)&=&F(x)^2G(x)^2 \\ \\ &=& (\frac{\exp(x)+\exp(-x)}{2})^2\exp(x)^2 \\ \\ &=& \frac{\exp(x)^2+2+\exp(-x)^2}{4}\exp(x)^2 \\ \\ &=& \frac{\exp(x)^4+2\exp(x)^2+1}{4} \\ \\ &=& \frac{\exp(4x)+2\exp(2x)+1}{4} \\ \\ &=& \sum_{n>0}\frac{4^n+2\cdot 2^n}{4}\frac{x^n}{n!}+\frac{1}{4} \end{matrix} H(x)======F(x)2G(x)2(2exp(x)+exp(−x))2exp(x)24exp(x)2+2+exp(−x)2exp(x)24exp(x)4+2exp(x)2+14exp(4x)+2exp(2x)+1∑n>044n+2⋅2nn!xn+41
故,结果为:
n!⋅[xn]H(x)=14(4n+2⋅2n)=4n−1+2n−1n!\cdot [x^n]H(x)=\frac{1}{4}(4^n+2\cdot 2^n)=4^{n-1}+2^{n-1} n!⋅[xn]H(x)=41(4n+2⋅2n)=4n−1+2n−1
Lust
对于每一次操作:
res+=(a1a2...ax...an)−a1a2...(ax−1)...anres += (a_1a_2 ... a_x ... a_n)-a_1 a_2 ... (a_x-1) ... a_n res+=(a1a2...ax...an)−a1a2...(ax−1)...an
故,最终resresres会变为:(其中xix_ixi为aia_iai被减的次数)
res+=(a1a2...ax...an)−(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)res += (a_1a_2 ... a_x ... a_n)-(a_1-x_1)(a_2-x_2)...(a_n-x_n) res+=(a1a2...ax...an)−(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)
E[(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)]=1nk∑x1+x2+...+xn=k(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)(kx1,x2,..xn)=1nk∑x1+x2+...+xn=k(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)k!x1!x2!..xn!=k!nk∑x1+x2+...+xn=ka1−x1x1!a2−x2x2!...an−xnxn!\begin{matrix} &&\mathbb{E} [(a_1-x_1)(a_2-x_2)...(a_n-x_n)] \\ \\ &=&\frac{1}{n^k} \sum_{x_1+x_2+...+x_n=k}(a_1-x_1)(a_2-x_2)...(a_n-x_n)\binom{k}{x_1,x_2,..x_n} \\ \\ &=&\frac{1}{n^k} \sum_{x_1+x_2+...+x_n=k}(a_1-x_1)(a_2-x_2)...(a_n-x_n)\frac{k!}{x_1!x_2!..x_n!} \\ \\ &=&\frac{k!}{n^k}\sum_{x_1+x_2+...+x_n=k}\frac{a_1-x_1}{x_1!}\frac{a_2-x_2}{x_2!}...\frac{a_n-x_n}{x_n!} \\ \\ \end{matrix} ===E[(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)]nk1∑x1+x2+...+xn=k(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)(x1,x2,..xnk)nk1∑x1+x2+...+xn=k(a1−x1)(a2−x2)...(an−xn)x1!x2!..xn!k!nkk!∑x1+x2+...+xn=kx1!a1−x1x2!a2−x2...xn!an−xn
令:
Fi(x)=∑j≥0ai−jj!xj=∑j≥0aij!xj−∑j≥0jj!xj=aiexp(x)−xexp(x)F_i(x)=\sum_{j\ge 0}\frac{a_i-j}{j!}x^j=\sum_{j\ge 0}\frac{a_i}{j!}x^j-\sum_{j\ge 0}\frac{j}{j!}x^j= a_i\exp(x)-x\exp(x) Fi(x)=j≥0∑j!ai−jxj=j≥0∑j!aixj−j≥0∑j!jxj=aiexp(x)−xexp(x)
故
F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=∏i=1n(ai−x)exp(x)n=∏i=1n(ai−x)exp(nx)=A(x)exp(nx)F(x)=F_1(x)F_2(x)...F_n(x)=\prod_{i=1}^n(a_i-x)\exp(x)^n=\prod_{i=1}^n(a_i-x)\exp(nx)=A(x)\exp(nx) F(x)=F1(x)F2(x)...Fn(x)=i=1∏n(ai−x)exp(x)n=i=1∏n(ai−x)exp(nx)=A(x)exp(nx)
[xk]F(x)=∑i=0k[xi]A(x)⋅[xk−i]exp(nx)=∑i=0n[xi]A(x)⋅[xk−i]exp(nx)=∑i=0n[xi]A(x)⋅nk−i(k−i)!\begin{matrix} [x^k]F(x)&=&\sum_{i=0}^k[x^i]A(x)\cdot [x^{k-i}]\exp(nx)\\ \\ &=&\sum_{i=0}^n[x^i]A(x)\cdot [x^{k-i}]\exp(nx) \\ \\ &=&\sum_{i=0}^n[x^i]A(x)\cdot\frac{n^{k-i}}{(k-i)!} \end{matrix} [xk]F(x)===∑i=0k[xi]A(x)⋅[xk−i]exp(nx)∑i=0n[xi]A(x)⋅[xk−i]exp(nx)∑i=0n[xi]A(x)⋅(k−i)!nk−i
结果为:
E(res)=∑i=1nai−k!nk∑i=0n[xk]F(x)=∑i=1nai−∑i=0n[xi]A(x)⋅ki‾ni\mathbb{E} (res) = \sum_{i=1}^na_i-\frac{k!}{n^k}\sum_{i=0}^n[x^k]F(x)=\sum_{i=1}^na_i-\sum_{i=0}^n[x^i]A(x)\cdot \frac{k^{\underline{i}}}{n^i} E(res)=i=1∑nai−nkk!i=0∑n[xk]F(x)=i=1∑nai−i=0∑n[xi]A(x)⋅niki
牛客竞赛数学专题班生成函数I 题解相关推荐
- 牛客竞赛数据结构专题班树状数组、线段树练习题
F.little w and Discretization 题意:找区间[l,r]内离散化后和原来的值不同大小的数的个数 思路:先求区间mex,同时记录区间有多少个数,再 用区间长度减去(区间内小于m ...
- 牛客竞赛语法入门班顺序结构习题C++版本参考代码及部分解析
牛客竞赛语法入门班顺序结构习题 C语言版本的参考代码 重点题: 1005 乘法表 1006 KiKi学程序设计基础 1017 水题再次来袭:明天星期几? 1018 开学? 1019 helloworl ...
- 【python】牛客竞赛语法入门班顺序结构习题 python解法
题目链接:牛客竞赛语法入门班顺序结构习题_ACM/NOI/CSP/CCPC/ICPC算法编程高难度练习赛_牛客竞赛OJ 目录 1001 这是一道签到题 1002 排列式 1003 小飞机 1004 学 ...
- 牛客竞赛语法入门班顺序结构习题(重现赛)
1039-使徒袭来 链接:登录-专业IT笔试面试备考平台_牛客网 来源:牛客网 神秘的使徒袭击了第三新东京市,少男少女们驾驶着决战兵器EVA守护着人类的和平. 牛可乐是NERV特务机关的指挥官,他必须 ...
- 牛客竞赛语法入门班-循环结构习题代码(1)
链接:登录-专业IT笔试面试备考平台_牛客网 来源:牛客网 目录 1001 上下金字塔 1002 数字三角形 1003 字符金字塔 1004 涂小天与他的画 1005 箭形图案 1006 牛牛学数列 ...
- 牛客竞赛语法入门班顺序结构习题【完结】
题单地址:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/18839?from=acdiscuss#question 入门题,太简单的直接代码,其他的有题目和代码 目录 这是一 ...
- 牛客竞赛语法入门班函数与递归习题【未完结】
题单地址:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/19859?from=acdiscuss 目录 [NOIP2010]数字统计 日历中的数字 素数回文 数位五五 233 ...
- 牛客竞赛语法入门班循环结构习题【完结】
入门级别的题 题单地址:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/19305?from=acdiscuss#question/%22page%22%3A1 目录 上下金字 ...
- 牛客竞赛语法入门班顺序结构习题
1001~1047的题目及代码 1001 这是一道签到题 1001 代码 1002 排列式 1002 代码 1003 小飞机 1003 代码 1004 学姐的"Helloworld!&quo ...
最新文章
- 基于BCH的SLP代币超过1000种,探秘SLP的内部生态
- windows7下取消PDF格式文件图标的缩略图预览
- 【数据竞赛】Kaggle知识点:入门到进阶的10个问题
- Markdown简明教程
- Spring EL方法调用实例
- MySQL笔记-查询进程列表(查客户端IP、使用的用户、当前状态、ID号、使用的库)及断开客户端连接
- Mybatis JdbcType与Oracle、MySql,javaType数据类型对应列表
- Java中static变量作用和用法详解
- 虚拟机网络桥接-NAT-HOST的理解
- Problem B: 编写函数:求最大公约数gcd()和最小公倍数lcm() (Append Code) 山东科技大学 oj
- c++和java哪个难_为什么说C语言比Java难?
- 实现Windows Embedded 8 Standard 上的快速开机(HORM)
- 【高等数学】微积分----教你如何简单地推导求导公式(二)
- monkeyrunner之环境搭建及实例(三)
- Elasticsearch-head插件安装
- 【数据库】云数据库rds是什么意思?有什么优势?
- STM32F4中断优先级NVIC管理
- Html及常用标签简介
- aria2c rpc php,Debian 如何搭建使用 aria2c 作为下载工具
- 【Mysql系列】MySQL创建数据库、CURD的操作
热门文章
- 计算机教师面试题模板,【小学信息技术教师资格证面试】_小学信息技术教师资格证面试试讲逐字稿万能模板...
- Leon : YoloV5 结构原理全解析 思维导图版
- 2022全新老照片修复小程序/AI图片处理小程序
- 利用python检测IP地址变化并触发事件
- JavaSrcip类型转换
- 微信小程序人工智能之添加学生信息
- Tableau基础 | 如何应对Excel的格式
- 世界女性科技群落(三):全世界最幸福的地方,女性和科技的月之暗面
- 零基础学习CSS(10)——属性选择器
- 吉林大学人工智能学院计算机,吉林大学成立人工智能学院