一个能看的题解!预备知识只有高中数学的【导数】。不用什么偏导数/拉格朗日乘子法之类的我看不懂的东西( •̀∀•́ )!
如果你不知道什么是导数,可以找本高中数学选修2-2来看一下!看第一章第1、2节就好啦。传送门:选修2-2
感性理解一下这道题:
一开始,我们可以给所有路段随便分配一个速度。
接下来,我们需要在一些路段上耗费一定能量用来提速,以此缩短一定时间。不同路段上,花费单位能量能缩短的时间(简称“性价比”)是不同的,所以如果我们要模拟这个过程,一定是每时每刻都在当前性价比最高的路段上花费能量,直到能量花完为止。(似乎……也可以花费负的能量,增加某路段所需时间,然后把能量用到别的地方去。)
注意到一个性质:随着花费能量增加,性价比会越来越低。
这样的话,只要按照上面这种贪心策略,时时刻刻在性价比最高的路段花费能量(并使它的性价比降低),最后达到最优解时,各路段性价比会一样。
暴力模拟似乎是写不出来的,考虑更正常的做法。
这个性价比是什么呢?如果我们对每段路画出一个\(t-E\)函数图象,表示该路段需要的时间\(t\)与花费的能量\(E\)的函数关系,那么花费一定能量\(e\)之后的“性价比”是什么呢?就是函数图像上横坐标为\(e\)处切线的斜率——导数。
那么最优解就满足——各路段导数一样!
同时,这个公共导数(是负的)绝对值越小(性价比越低),所需能量越多,总时间越小。
于是二分这个导数,求出每段速度,以此求出所需能量,和手里的总能量比较一下,就可以二分得到答案了!
以上是思路。现在开始数学。
要求出每段导数关于\(v\)的关系。
对于一段路来说(方便起见,把\(k\)乘上\(s\)作为新的\(k\),就可以少写一个字母了2333):
\]
\]
那么
\(\frac{dt}{dE}\)
$=\frac{dt}{dv} / \frac{dE}{dv} $
\(= -\frac{s}{v^2} / 2k(v - v')\)
\(= -\frac{s}{2kv^2(v-v')}\)
然后二分公共导数\(x\),对于每段路解方程\(-\frac{s}{2kv^2(v-v')} = x\)(可二分)得到\(v\),进而求出需要的能量。
代码:
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#define enter putchar('\n')
#define space putchar(' ')
using namespace std;
typedef long long ll;
template <class T>
void read(T &x){
char c;
bool op = 0;
while(c = getchar(), c < '0' || c > '9')
if(c == '-') op = 1;
x = c - '0';
while(c = getchar(), c >= '0' && c <= '9')
x = x * 10 + c - '0';
if(op == 1) x = -x;
}
template <class T>
void write(T x){
if(x < 0) putchar('-'), x = -x;
if(x >= 10) write(x / 10);
putchar('0' + x % 10);
}
const int N = 10005, INF = 0x3f3f3f3f;
int n;
double E, s[N], k[N], u[N];
double getv(double x, int i){
double l = max(u[i], double(0)), r = 100005, mid;
int cnt = 60;
while(cnt--){
mid = (l + r) / 2;
if(2 * k[i] * x * mid * mid * (mid - u[i]) > -s[i]) l = mid;
else r = mid;
}
mid = (l + r) / 2;
return (l + r) / 2;
}
double calc(double x){
double sum = 0;
for(int i = 1; i <= n; i++){
double v = getv(x, i);
sum += k[i] * (v - u[i]) * (v - u[i]);
}
return sum;
}
int main(){
scanf("%d%lf", &n, &E);
for(int i = 1; i <= n; i++)
scanf("%lf%lf%lf", &s[i], &k[i], &u[i]), k[i] *= s[i];
double l = -INF, r = 0, mid;
int cnt = 100;
while(cnt--){
mid = (l + r) / 2;
if(calc(mid) <= E) l = mid;
else r = mid;
}
mid = (l + r) / 2;
double ans = 0;
for(int i = 1; i <= n; i++)
ans += s[i] / getv(mid, i);
printf("%.10lf\n", ans);
return 0;
}