解题:THUWC 2017 在美妙的数学王国中畅游
_“数字和数学规律主宰着这个世界。”_
在 @i207M 帮助下折腾了半天终于搞懂了导数和泰勒展开,引用某学长在考场上的感受:感觉整个人都泰勒展开了
显然是个奇奇怪怪的东西套上LCT,发现直接维护的话并不能快速链上求和。所以用友好的提示里的泰勒展开,对每个点的函数进行泰勒展开后就变成了维护多项式的和,大概展开十几项精度就够了(我展开了16项)。题目告诉我们了这三个函数在[0,1]都能展开,那就在零点展开呗,这不是最方便的吗=。=
当然因为可能~~并没~~有人和制杖的我一样对导数一无所知~~(初中没学,高中停课了的那种)~~,我还是写的详细一点比较好。
(注意题目中最终带进每个函数的实际是$ax+b$)
先以$\sin$为例,下面我们用$d^k(x)$表示关于$x$的函数的$k$阶导数,用$g(x)$表示$ax+b$,用$h(x)$表示题目实际要我们求的东西,我们把$h(x)$在零点展开之后发现是这样的一个东西
$h(x)=h(0)+\frac{d^1(0)(x-0)}{1!}+\frac{d^2(0)(x-0)^2}{2!}+......$
所以说选零点展开多方便=。=
$h(x)=h(0)+(d^1(0)/1!)x+(d^2(0)/2!)x^2+......$
好,现在把$h$换回去,那$h(0)$实际是$f(g(0))=sin(a*0+b)=sin(b)$,那导数$d(0)$呢?我们经过各种途径可以知道$\sin x$求导是$\cos x$,$\cos x$求导是$-\sin x$,当然还有$ax+b$求导是$a$,现在问题是$h$是两个函数套起来,所以你还需要知道
链式法则:设函数$h(x)=f(g(x))$,那么函数$h$在$x$处的导数$h'(x)=f'(g(x))g'(x)$,即$f$在$g(x)$处求导的结果乘上$g$在$x$处求导的结果
应用一下:$h'(0)=f'(g(0))g'(0)=\cos(g(0))a=a\cos(b)$
更高阶的导数仍然应用链式法则求,注意符号和$\sin/\cos$,然后就是高一阶多乘一个$a$
于是我们可以得出另外两种函数套着$g(x)=ax+b$时的导数
$f(x)=e^x$求导还是$e^x$,所以$f(x)=e^x->h'(x)=f'(g(0))g'(0)=e^{g(0)}a=a*e^b$,然后再每高一阶就多乘一个$a$
$f(x)=x$求导是$1$,所以$f(x)=x->h'(x)=f'(g(0))g'(0)=a$,更高阶的导数都是零
然后是注意精度,每次修改先预处理一下$\sin,\cos$和$e$,不然精度会爆炸
最重要的是,LCT先不要写错=。=
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const double inf=1e9;
const int N=,K=;
double exa[N][K],ply[N][K],fac[N];
int siz[N],fth[N],son[N][],rev[N],stk[N];
double t2,t3; int n,m,t1,t4,top; char rd[];
void Prework()
{
fac[]=;
for(int i=;i<=;i++)
fac[i]=fac[i-]*i;
}
double Calc(int nde,double var)
{
double ret=,npw=;
for(int i=;i<=;i++)
ret+=ply[nde][i]*npw,npw*=var;//,printf("%lf ",ply[nde][i]);puts("");
return ret;
}
void Pushup(int nde)
{
int lson=son[nde][],rson=son[nde][];
for(int i=;i<=;i++)
ply[nde][i]=exa[nde][i]+ply[lson][i]+ply[rson][i];
}
void Release(int nde)
{
if(rev[nde])
{
int &lson=son[nde][],&rson=son[nde][];
rev[nde]^=,rev[lson]^=,rev[rson]^=;
swap(lson,rson);
}
}
bool Nottop(int nde)
{
int fa=fth[nde];
return nde==son[fa][]||nde==son[fa][];
}
void Rotate(int nde)
{
int fa=fth[nde],gr=fth[fa],isl=nde==son[fa][];
if(Nottop(fa)) son[gr][fa==son[gr][]]=nde;
fth[nde]=gr,fth[fa]=nde,fth[son[nde][isl]]=fa;
son[fa][isl^]=son[nde][isl],son[nde][isl]=fa;
Pushup(fa),Pushup(nde);
}
void Splay(int nde)
{
stk[top=]=nde;
for(int i=nde;Nottop(i);i=fth[i])
stk[++top]=fth[i];
while(top) Release(stk[top--]);
while(Nottop(nde))
{
int fa=fth[nde],gr=fth[fa];
if(Nottop(fa))
Rotate(((son[fa][]==nde)==(son[gr][]==fa))?fa:nde);
Rotate(nde);
}
Pushup(nde);
}
void Access(int nde)
{
int mem=nde,lst=;
while(nde)
{
Splay(nde),son[nde][]=lst;
Pushup(nde),lst=nde,nde=fth[nde];
}
Splay(mem);
}
void Turnroot(int nde)
{
Access(nde),rev[nde]^=;
}
void Split(int x,int y)
{
Turnroot(x),Access(y);
}
int Getroot(int nde)
{
Access(nde);
while(son[nde][])
nde=son[nde][];
Splay(nde);
return nde;
}
void Link(int x,int y)
{
Turnroot(x),fth[x]=y;
}
void Cut(int x,int y)
{
Split(x,y),fth[x]=son[y][]=,Pushup(y);
}
void Setfunc(int x,int t,double a,double b)//h(x)=f(g(x)),g(x)=ax+b
{
memset(exa[x],,sizeof exa[x]);
if(t==)
{
double o=,Sin=sin(b),Cos=cos(b);//f(x)=sin(x)
for(int i=;i<=;i++)//h'(x)=f'(g(x))g'(x)=cos(x),h''(x)=-sin(x)
exa[x][i]=((i%==)?Cos:Sin)*((i%<=)?:-)*o/fac[i],o*=a;
}
if(t==)
{
double o=,Exp=exp(b);//f(x)=e^x
for(int i=;i<=;i++)//h'(x)=f'(g(x))g'(x)=e^b*a
exa[x][i]=Exp*o/fac[i],o*=a;
}
if(t==)//f(x)=x
exa[x][]=b,exa[x][]=a;//h'(x)=f'(g(x))g'(x)=1*a=a
}
void Change(int x,int t,double a,double b)
{
Splay(x),Setfunc(x,t,a,b),Pushup(x);
}
double Query(int x,int y,double a)
{
Turnroot(x);
if(Getroot(y)==x)
{
Splay(y);
return Calc(y,a);
}
else return -inf;
}
int main()
{
Prework();
scanf("%d%d%s",&n,&m,rd);
for(int i=;i<=n;i++)
scanf("%d%lf%lf",&t1,&t2,&t3),Setfunc(i,t1,t2,t3);
while(m--)
{
scanf("%s",rd);
if(rd[]=='a') scanf("%d%d",&t1,&t4),Link(t1+,t4+);
else if(rd[]=='d') scanf("%d%d",&t1,&t4),Cut(t1+,t4+);
else if(rd[]=='m') scanf("%d%d%lf%lf",&t1,&t4,&t2,&t3),Change(t1+,t4,t2,t3);
else if(rd[]=='t')
{
scanf("%d%d%lf",&t1,&t4,&t2);
double qry=Query(t1+,t4+,t2);
if(qry<=-inf) puts("unreachable");
else printf("%.7f\n",qry);
}
// for(int i=1;i<=3;i++,puts(""))
// for(int j=0;j<=10;j++) printf("%lf ",ply[i][j]);
}
return ;
}
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