【Luogu日报#294】OI中你可能会用到的一些不等式及其证明 | 习题题解

代数好玩

发现不等式这个内容还是稍微有一点用的,于是看日报稍微学习了一下儿。这篇日报里讲了一些不等式并给出了一些习题,但是没有题解,于是我来写一些,尽量写得友好一点儿吧。

这里我把所有题都整理到 vjudge 上的这个比赛里了。

日报链接

当然除了日报中介绍的不等式还有很多可能用到的不等式:四边形不等式,琴生不等式,切比雪夫不等式...

下面是习题题解(开了代码共享计划的应该能看到代码)。

Journey with Pigs

设猪的排序是 (a_i),则最后得到的价值是 (sumlimits_{i=1}^n(p_i-d_it) imes w_{a_i})。现在我们要最大化这个 (sum),看到这种形如 (sumlimits ab) 的可以往排序或柯西不等式上去想。这道题柯西取不了等,所以只好排序做。

排序不等式即为 (sumlimits_{i=1}^na_ib_igesumlimits_{i=1}^{n}a_ib_{p_i}gesumlimits_{i=1}^na_ib_{n-i+1})。证明用调整法也很好证。

现在我们 (p_i-d_it) 确定了,我们发现只要最小的 (p_i-d_it) 对应最小的 (w_i) 就可以得到最大的价值了。时间复杂度为 (O(nlog{n}))

代码

CF1401D Maximum Distributed Tree

可以说这题我在做时把 product 理解成了和然后一直在想怎么用柯西做。。。

不过OI中柯西的题不怎么多因为不好取等。

看到 (sum_{i=1}^{n-1}sum_{j=i+1}^{n}f(i,j)) 不妨看成每条边对答案的贡献 (sum_{i=1}^{n-1}g(i)w(i))(g(i)) 是经过该边的路径条数,(w(i)) 是这条边的边权。(g(i)) 是很好统计的。让答案最大即为让越大的 (g(i)) 配越大的 (w(i))(排序不等式)。

发现这个 (k) 一定是 (m) 个质数的乘积,如果 (m = n-1) 那么每个质数排序越大的质数配越大的 (g(i)) 即为答案;如果 (m > n-1) 那么把最大的几个全部丢到最大的 (g(i)) 上就是最优的,稍微调整就可以证(上面两种情况不能全部丢最大的上面因为要求 (1) 的边尽量少);如果 (m<n-1),那么就只能最小的几条边是 (1) 了。

代码

P2647 最大收益

考虑我们已经确定了取哪些数然后要确定顺序,发现如果答案排列是 (p_1,p_2...p_k),那么答案为 (sum_{i=1}^n(w_{p_i}-(k-i)r_{p_{i}}))

发现前面的和顺序无关,最后即要最小化 (sum_{i=1}^{n}(k-i)r_{p_{i}})(k-i) 递减,那么 (r) 递增即为最小(排序不等式)。所以我们在一开始按 (r) 排序就和顺序无关,按从前往后的顺序取就好了。

然后就可以考虑 dp 了,记 (f[i][j]) 代表从前 (i) 个已经取了 (j) 个的最大值。

显然有状态转移方程:(f[i][j]=max(f[i-1][j]+f[i-1][j-1]+val(i))),但是我们不知道后面还要取多少个数,显然可以再加一维,然后时间复杂度变为 (O(n^3)) 过不了。

重新设计状态,从后往前 dp,(f[i][j]) 代表从 (i) 到最后已经取了 (j) 个的最大值。

这里就可以这么转移了:(f[i][j]=max(f[i+1][j],f[i+1][j-1]+w_i-r_i imes (j-1)))

代码

CF163D Large Refrigerator

一道玄学题,不过也没有那么难

考虑求 (frac{S}{2}=ab+bc+ac) 的最小值,不妨设 (ale ble c),这样就显然有 (a le sqrt[3]{V},ble sqrt{frac{V}{a}})。而在 (sqrt[3]{V}) 范围内又是 (V) 的约数的数是非常少的,考虑暴力枚举。

对于枚举出的一个 (a),再暴力一个 (b),这样就可以算出 (c) 来更新答案,可是复杂度不太优秀。瓶颈在枚举 (b),而我们发现很多情况下 (b) 是很不优的,可以发现当确定 (a) 以后,(b,c) 越接近最后的答案越小。这用一个均值就可以证明:(b+cge 2sqrt{bc})(b=c) 时取等。

所以我们只需找到一个尽可能大的 (b) 就好了。但是我们发现这样子复杂度并没有本质上减少。接着我们发现对于一些 (a) 无论 (b,c) 取什么值都不可能比之前更小,这时我们就不用去递归找 (b),直接返回即可。

然后这个写代码的时候就有很多细节需要注意,比如说某些地方是上取整,有些是下取整,还有一些边界问题。

原文地址:https://www.cnblogs.com/zcr-blog/p/14237371.html