【THUWC2017】在美妙的数学王国中畅游(bzoj5020)

我数学是真的菜!!

清华光用数学知识就把我吊起来打,我还是太菜了


题解

如果每座城市的 $f$ 都是 $3$,维护一下树的路径上的 $sum a,space sum b$ 即可。

其实就是维护一次项和常数项。由于只有两项,所以很好维护。

这样维护的原理是多项式(这里是一次函数)可以合并,所以要求一条路径的答案,只要把 $x$ 代入这条路径上所有点合并后的多项式即可。

由于前三个操作需要动态树,套 $LCT$ 即可(我强行再学一遍 $LCT$……)

但 $sin(ax+b)$ 和 $e(ax+b)$ 都不是多项式,没法合并啊!(也就是说我们只能暴力求路径上每个点的答案再求和)

然后思考一下,看看题,发现底部给了你一个泰勒展开的公式。

泰勒展开是什么?就是通过求导数,把一个奇怪的函数展开成多项式。这个多项式的项数无穷多,但我们可以只保留前面若干项,保留的项数越多,这个多项式的结果就越接近原函数的结果。(因为越往后的项,值越接近无穷小,小到 $10^{-???}$ 次方的那种,可以忽略不计)

再看一下输出要求,答案只要精确到 $10^{-7}$ 就行,然后应该就明白要干什么了……

泰勒公式:$$f(x)=sum_{i=0}^{n} frac{f^{(i)}(x_0)*(x-x_0)^i}{i!}$$

其中 $f^{(i)}(x)$ 表示函数 $f(x)$ 的 $i$ 阶导。

这个公式的 $x_0$  是随便取都可以的,没有区别……只是让你随便代进去一个数而已。

但是 $x_0=0$ 的时候最方便,上式就变成了 $$f(x)=sum_{i=0}^{n} frac{f^{(i)}(0)*x^i}{i!}$$

而且这就使函数 $f^{(i)}$ 的自变量 $x=0$ ,也就是说不用管 $x$ 的系数 $a$ 了,在维护时只需要用到它的系数 $b$。下文会再提到。

然后复习一下怎么求导吧……(雾)

指数函数求导:$$(a^x)'=a^x*ln a$$

($lnspace a$ 代表取自然对数,即底数为 $e$)

特殊的:$$(e^x)'=e^x$$

三角函数求导:$$(sin x)'=cos x$$

$$(cos x)'=-sin x$$

$$(-sin x)'=-cos x$$

$$(-cos x)'=sin x$$

四个一循环,其实就是圆上的四个象限。

复合函数的求导公式: $$[f(g(x))]'=g'(x) imes f'(g(x))$$

这道题中,函数 $f$ 就是第一问和第二问要求的那两个式子本身,函数 $g$  则是 $g(x)=ax+b$。

对于第二问,$f(x)=e^{ax+b}$,则 $f(g(x))=e^{ax+b}$ 求一次导后得到 $$[f(g(x))]'=a imes e^{ax+b}$$

然后再对 $[f(g(x))]'$ 求导,当时我就有一个没搞明白的地方:为什么 $a$ 求导后不是 $0$?它不是常数项吗?

后来我才发现,$[f(g(x))]'$ 中的 $a$ 不是常数项,是与变量 $x$ 有关的系数!注意它乘的 $e^{ax+b}$ 里是有个 $x$ 的。

所以再对 $[f(g(x))]'$ 求导,也就是对 $f(g(x))$ 求二次导时不对若干次项的系数 $a$ 求导,直接乘上即可,重点是对 $e^{ax+b}$ 求导。所以 $$[f(g(x))]''=a^2 imes e^{ax+b}$$

以此类推,$$[f(g(x))]^{(n)}=a^n imes e^{ax+b}$$

对于第一问的三角函数求导同理,$$sin'(ax+b)=a cos(ax+b)$$

$$sin''(ax+b)=-a^2 sin(ax+b)$$

$$sin'''(ax+b)=-a^3 cos(ax+b)$$

$$sin''''(ax+b)=a^4 sin(ax+b)$$

以此类推的循环。

由于我们之前让自变量 $x=x_0=0$ 了,所以实际维护以上所有信息时不用算和 $x$ 相关的项(而且输入的 $x$ 不唯一,本身就没法维护。这就是为什么让那个随意值 $x_0$ 为 $0$ 会很方便)。

  1 #include<bits/stdc++.h>
  2 #define ll long long
  3 #define rep(i,x,y) for(int i=x;i<=y;++i)
  4 #define N 200002
  5 #define M 16
  6 using namespace std;
  7 inline int read(){
  8     int x=0; bool f=1; char c=getchar();
  9     for(;!isdigit(c);c=getchar()) if(c=='-') f=0;
 10     for(; isdigit(c);c=getchar()) x=(x<<3)+(x<<1)+(c^'0');
 11     if(f) return x;
 12     return 0-x;
 13 }
 14 int n,m,k,f[N];
 15 char type[2];
 16 double jc[N],sum[N][M],a[N],b[N];
 17 int ch[N][2],fa[N];
 18 bool rev[N];
 19 
 20 ;inline bool son(int x){return ch[fa[x]][1]==x;}
 21 inline bool isroot(int x){return ch[fa[x]][0]!=x && ch[fa[x]][1]!=x;}
 22 inline void reverse(int x){
 23     if(!x) return;
 24     swap(ch[x][0],ch[x][1]), rev[x]^=1;
 25 }
 26 void pushup(int x){
 27     rep(i,0,M-1) sum[x][i]=sum[ch[x][0]][i]+sum[ch[x][1]][i];
 28     if(f[x]==1){
 29         double val=1,Sin=sin(b[x]),Cos=cos(b[x]);
 30         for(int i=0;i<M;i+=4){
 31             sum[x][i]+=Sin*val, val*=a[x];
 32             sum[x][i+1]+=Cos*val, val*=a[x];
 33             sum[x][i+2]-=Sin*val, val*=a[x];
 34             sum[x][i+3]-=Cos*val, val*=a[x];
 35         }
 36     }
 37     else if(f[x]==2){
 38         double val=exp(b[x]); sum[x][0]+=val;
 39         for(int i=1;i<M;++i)
 40             val*=a[x], sum[x][i]+=val;
 41     }
 42     else
 43         sum[x][0]+=b[x], sum[x][1]+=a[x];
 44 }
 45 void pushdown(int x){
 46     if(!rev[x]) return;
 47     reverse(ch[x][0]), reverse(ch[x][1]), rev[x]=0;
 48 }
 49 void rotate(int x){
 50     int f=fa[x], g=fa[f], c=son(x);
 51     ch[f][c]=ch[x][c^1];
 52     if(ch[f][c]) fa[ch[f][c]]=f;
 53     fa[x]=g;
 54     if(!isroot(f)) ch[g][son(f)]=x;
 55     ch[x][c^1]=f, fa[f]=x, pushup(f);
 56 }
 57 int stk[N],top;
 58 void splay(int x){
 59     stk[++top]=x;
 60     for(int i=x;!isroot(i);i=fa[i]) stk[++top]=fa[i];
 61     while(top) pushdown(stk[top--]);
 62     for(;!isroot(x);rotate(x))
 63         if(!isroot(fa[x])) son(x)^son(fa[x]) ? rotate(x) : rotate(fa[x]);
 64     pushup(x);
 65 }
 66 void access(int x){
 67     for(int y=0; x; y=x,x=fa[x])
 68         splay(x), ch[x][1]=y, pushup(x);
 69 
 70 }
 71 void makeroot(int x){
 72     access(x), splay(x), reverse(x);
 73 }
 74 int findroot(int x){
 75     access(x), splay(x);
 76     while(ch[x][0]) x=ch[x][0];
 77     splay(x); return x;
 78 }
 79 void split(int x,int y){
 80     makeroot(x), access(y), splay(y);
 81 }
 82 void link(int x,int y){
 83     makeroot(x), fa[x]=y;
 84 }
 85 void cut(int x,int y){
 86     split(x,y), ch[y][0]=fa[x]=0;
 87 }
 88 
 89 inline void getJc(){
 90     jc[0]=jc[1]=1;
 91     rep(i,2,M-1) jc[i]=jc[i-1]*i;
 92 }
 93 int main(){
 94     getJc();
 95     n=read(),m=read();
 96     scanf("%s",type);
 97     rep(i,1,n) scanf("%d %lf %lf",&f[i],&a[i],&b[i]);
 98     while(m--){
 99         int u,v,ff;
100         double aa,bb,x,IQ,ans;
101         char s[10];
102         scanf("%s",s);
103         if(s[0]=='a'){
104             u=read()+1,v=read()+1;
105             link(u,v);
106         }
107         else if(s[0]=='d'){
108             u=read()+1,v=read()+1;
109             cut(u,v);
110         }
111         else if(s[0]=='m'){
112             scanf("%d %d %lf %lf",&u,&ff,&aa,&bb);
113             ++u;
114             makeroot(u);
115             f[u]=ff, a[u]=aa, b[u]=bb;
116             pushup(u);
117         }
118         else{
119             scanf("%d %d %lf",&u,&v,&IQ);
120             x=1, ++u, ++v;
121             if(findroot(u)^findroot(v)){
122                 printf("unreachable
");
123                 continue;
124             }
125             split(u,v);
126             ans=0;
127             rep(i,0,M-1)
128                 ans+=sum[v][i]*x/jc[i], x*=IQ;
129             printf("%.8e
",ans);
130         }
131     }
132     return 0;
133 }
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如果你数学学得好,这题就是个 $LCT$ 裸题(前提是你能熟练秒切 $LCT$)

然而裸题效果对我明显无效

原文地址:https://www.cnblogs.com/scx2015noip-as-php/p/bzoj5020.html