Description
- 这里是广袤无垠的宇宙这里是一泻千里的银河
- 这里是独一无二的太阳系
- 这里是蔚蓝色的地球
- 这里,就是这里,是富饶的中国大陆!
- 这里是神奇的河北大地
- 这里是美丽的唐山
- 这里是神话般的唐山一中
- 这里是Akai曾经的教室
- 黑板上还留有当年Akai做过的数学作业,其实也并不是什么很困难的题目:
“给出一个一元n次方程:a0+a1x+a2x2+…+anxn=0a0+a1x+a2x2+…+anxn=0。求此方程的所有有理数解。” - Akai至今还深刻记得当年熬夜奋战求解的时光,他甚至还能记得浪费了多少草稿纸,
但是却怎么也想不起来最后的答案是多少了。 - 你能帮助他么?
Input
- 第一行一个整数n。
- 第二行n+1个整数,分别代表 a0 到 an。
Output
- 第一行输出一个整数t,表示有理数解的个数。
- 接下来t行,每行表示一个解,解以分数的形式输出,要求分子和分母互质,且分母必须是正整数特殊的,如果这个解是一个整数,那么直接把这个数输出。
- 等价的解只需要输出一次。
- 所有解按照从小到大的顺序输出。
Sample Input
- 3
-24 14 29 6
Sample Output
- 3
-4
-3/2
2/3
HINT
- 对于30%的数据,n<=10
- 对于100%的数据,n <= 100,|a i| <= 2*10^7,an≠ 0
Solution
- 原方程:a1x+a2x2+...+anxn=0a1x+a2x2+...+anxn=0。
因为 xx 是有理数,设 ,则:
a0+a1pq+a2p2q2+...+anpnqn(同乘qn) a0qn+a1pqn−1+a2p2qn−2+...+anpn∑i=0naipiqn−i=0=0=0(1)(2)(3)(1)a0+a1pq+a2p2q2+...+anpnqn=0(2)(同乘qn) a0qn+a1pqn−1+a2p2qn−2+...+anpn=0(3)∑i=0naipiqn−i=0通过移项,我们可以得到:
a0qn(1) a0qnanpn(2) anpn=−a1pqn−1−a2p2qn−2−...−anpn=p(−a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1)=−a0qn−a1pqn−1−a2p2qn−2−...−an−1pn−1q=q(−a0qn−1−a1pqn−2−a2p2qn−3−an−1pn−1)(4)(5)(6)(7)(4)a0qn=−a1pqn−1−a2p2qn−2−...−anpn(5)(1) a0qn=p(−a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1)(6)anpn=−a0qn−a1pqn−1−a2p2qn−2−...−an−1pn−1q(7)(2) anpn=q(−a0qn−1−a1pqn−2−a2p2qn−3−an−1pn−1)因为 p,q,aip,q,ai 均为整数且 p,qp,q 互质,通过 (1)(2)(1)(2) 我们可以得到:
- pp 为 的约数,qq 为 的约数(这里的约数包括负数,如 33 的约数为 )
- 考虑到 ai≤2×107ai≤2×107,约数个数不是很多,我们直接找出 a0a0 的所有约数作为 pp, 的所有约数作为 qq,暴力枚举即可。
对于判断一组 是否合法,我们根据上面的推论:
a0+a1pq+a2p2q2+...+anpnqn即 ∑i=0naipiqn−iqn所以 ∑i=0naipiqn−i=0=0(q≠0)=0(8)(9)(10)(8)a0+a1pq+a2p2q2+...+anpnqn=0(9)即 ∑i=0naipiqn−iqn=0(q≠0)(10)所以 ∑i=0naipiqn−i=0但用高精度的方法不仅麻烦而且容易超时,我们采用取模来避免高精度。
- 就是选用一个较大的质数(例如 109+9109+9),从头到尾带取模运算。
- 如果最后答案为0,我们便可以近似地认为原式为0了(觉得不保险可以多选用几个质数同时检验)。
- 因为约数不可能分解出0,要注意特判一个解 x=0x=0。
最后还有一个小坑,若a0=0a0=0,则由 (1)(1) 得:
p(−a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1)p=0 或 −a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1所以 −a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1a1qn−1+a2pqn−2+...+anpn−1=0(p≠0)=0=0=0(11)(12)(13)(14)(11)p(−a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1)=0(p≠0)(12)p=0 或 −a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1=0(13)所以 −a1qn−1−a2pqn−2−...−anpn−1=0(14)a1qn−1+a2pqn−2+...+anpn−1=0如果只靠分解约数 pp 只能为0,而对于这个式子 可能有其它解,因此我们还要加一个判断。
- 实际上我们会发现这是一个和原来情况类似的问题,只是少了一个项,且剩余的项被约去一个 pp。
- 那么对于接下来的 也是一样的情况。
- 最终我们会得到:对于第一个不为0的系数 akak,pp 为 的约数,qq 为 的约数,判断 p,qp,q 合法的式子为 ∑i=knaipi−kqn−i∑i=knaipi−kqn−i(幸亏题目中有 an≠0an≠0,不然也要搞这么麻烦)。
Code
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N = 605, M = 105;
const int Mod = 1e9 + 9;
struct Ans
{
int p, q;
friend inline bool operator < (const Ans &x, const Ans &y)
{
return x.p < y.p || x.p == y.p && x.q < y.q;
}
inline bool operator != (const Ans &x)
{
return p != x.p || q != x.q;
}
}g[N * N], f[N * N];
inline int Gcd(int x, int y)
{
int r = x % y;
while (r) x = y, y = r, r = x % y;
return y;
}
inline bool cmp(const Ans &x, const Ans &y)
{
ll tmp = x.q * y.q / Gcd(x.q, y.q);
return tmp * x.p / x.q < tmp * y.p / y.q;
}
int a[N], b[N], c[N], p[M], q[M];
int sum, n, G, F;
inline void Change(int x, int *b)
{
int y = x < 0 ? -x : x;
for (int i = 1, im = ceil(sqrt(y)); i <= im; ++i)
if (y % i == 0)
b[++b[0]] = i, b[++b[0]] = x / i;
for (int i = 1; i <= b[0]; ++i)
b[i + b[0]] = -b[i]; b[0] <<= 1;
}
int main()
{
// freopen("akai.in", "r", stdin);
// freopen("akai.out", "w", stdout);
scanf("%d%d", &n, &a[0]);
for (int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d", &a[i]);
int len = 0; while (!a[len]) ++len;
Change(a[len], b); Change(a[n], c);
for (int i = 1; i <= b[0]; ++i)
for (int j = 1; j <= c[0]; ++j)
{
++G;
int tmp = Gcd(b[i], c[j]);
g[G].p = b[i] / tmp;
g[G].q = c[j] / tmp;
if (g[G].p > 0 && g[G].q < 0)
g[G].p = -g[G].p, g[G].q = -g[G].q;
}
sort(g + 1, g + G + 1);
for (int i = 1; i <= G; ++i)
if (g[i] != g[i - 1]) f[++F] = g[i];
p[0] = q[0] = 1; G = 0;
for (int i = 1; i <= F; ++i)
{
for (int k = 1; k <= n; ++k)
{
p[k] = (ll)p[k - 1] * f[i].p % Mod;
q[k] = (ll)q[k - 1] * f[i].q % Mod;
}
sum = 0;
for (int k = len; k <= n; ++k)
sum = ((ll)a[k] * p[k - len] % Mod * q[n - k] % Mod + sum) % Mod;
if (!sum) g[++G] = f[i];
}
if (!a[0]) g[++G].p = 0, g[G].q = 1;
sort(g + 1, g + G + 1, cmp);
printf("%d\n", G);
for (int i = 1; i <= G; ++i)
if (g[i].q == 1 || g[i].p == 0) printf("%d\n", g[i].p);
else printf("%d/%d\n", g[i].p, g[i].q);
// fclose(stdin); fclose(stdout);
return 0;
}