e-olymp 2860. Сумма чисел на промежутке

Задача

Найти сумму целых чисел на промежутке от [latex] a [/latex] до [latex] b [/latex].

Входные данные

Два целых числа [latex] a [/latex] и [latex] b [/latex], по модулю не превышающих [latex] 10^9 [/latex].

Выходные данные

Сумма целых чисел на промежутке от [latex] a [/latex] до [latex] b [/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
2 5 14
249 318 19845
23 69 2162
124 200 12474
478 653 99528

Код программы

Решение

Для того, что бы найти ответ, нам необходимо знание формул прогрессии, так как решением данной задачи является сумма [latex] n [/latex] первых членов арифметической прогрессии. Вычислить её можно по формуле [latex] S_n=\frac{a_1+a_n}{2}\cdot n [/latex], где [latex] a_1 — [/latex] это [latex] a [/latex] из входного потока, а [latex] a_n — [/latex] это [latex] b [/latex]. Тем не менее, мы все ещё не можем применить вышеприведенную формулу, так как нам неизвестно [latex] n [/latex]. Выведем же его из формулы [latex] n[/latex]-ого члена арифметической прогрессии: [latex] a_n=a_1+d\cdot(n-1) [/latex], где [latex] d — [/latex] это разность арифметической прогрессии, которая по условию (хоть и негласно) равна единице. Зная это, из последней формулы выведем, что [latex] n=a_n-a_1+1 [/latex]. Теперь же, когда мы знаем все необходимые значения, остается только подсчитать сумму арифметической прогрессии по ранее данной формуле и подать результат на выход.

Ссылки

Условие задачи на e-olymp
Код решения на Ideone

e-olymp 1210. Очень просто!!!

Задача

По заданным числам [latex]n[/latex] и [latex]a[/latex] вычислить значение суммы: [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i \cdot a^i}[/latex]

Входные данные

Два натуральных числа [latex]n[/latex] и [latex]a[/latex].

Выходные данные

Значение суммы. Известно, что оно не больше [latex]10^{18}[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
3 3 102
4 4 1252
9 3 250959
7 14 785923166
1009 1 509545

Код программы

Решение задачи

Данную задачу можно решить прямым линейным вычислением значений элементов заданного ряда, то есть получать значение элемента ряда с индексом [latex]i[/latex] умножением [latex]a[/latex] (которое необходимо возвести в степень [latex]i[/latex]) на индекс [latex]i[/latex] и накапливать сумму этих значений в выделенной переменной.
Но безусловно такое решение не является качественным (даже если будет использован алгоритм бинарного возведения в степень).

Для получения качественного решения распишем ряд подробно:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i \cdot a^i}[/latex] [latex]=[/latex] [latex]a+2a^2+3a^3+\ldots+\left( n-1 \right) a^{n-1}+na^{n}[/latex] [latex]=[/latex] [latex]na^{n}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\left( n-1 \right)a^{n-1}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\ldots[/latex] [latex]+[/latex] [latex]3a^{3}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]2a^2[/latex] [latex]+[/latex] [latex]a[/latex].
Очевидно, что из полученного выражения можно вынести [latex]a[/latex] за скобки. Применим данную операцию:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex] \left( na^{n-1}+\left( n-1 \right)a^{n-2}+\ldots+3a^{2}+2a+1\right) \cdot a[/latex] Из полученной формулы видно, что аналогичное действие можно применить вновь, для внутреннего выражения [latex]na^{n-1}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\left( n-1 \right)a^{n-2}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\ldots[/latex] [latex]+[/latex] [latex]3a^{2}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]2a[/latex]. Получим:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex] \left( \left( na^{n-2}+\left( n-1 \right)a^{n-3}+\ldots+3a+2 \right) \cdot a +1 \right) \cdot a[/latex].
После конечного количества вынесений за скобки, получим:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex]\left( \left( \ldots \left( \left(na+\left(n-1\right)\right) \cdot a + \left(n-2\right) \right) \ldots+2\right) \cdot a +1\right) \cdot a[/latex].

Таким образом, решение данной задачи сводится к вычислению суммы «изнутри» скобок.

Но из-за того, что в условии подано ограничение только на сумму, программа с реализованным вычислением суммы изнутри и асимптотикой [latex]O \left( n \right)[/latex] не пройдёт все тесты системы www.e-olymp.com в силу частного случая [latex]a = 1[/latex], так как значение [latex]n[/latex] может быть для него достаточно большим, ибо числа [latex]a[/latex] и [latex]n[/latex] компенсируют друг-друга по отношению к максимальному значению суммы. Но в случае [latex]a = 1[/latex] сумма данного ряда является суммой арифметической прогрессии, а именно — натурального ряда. Для вычисления этой суммы существует формула [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i} = \frac{n \left( n+1 \right)}{2}[/latex]. Этот частный случай легко отсеять.

Асимптотика программы: [latex]const[/latex] при [latex]a = 1[/latex], и [latex]O \left( n \right)[/latex] иначе.

Ссылки

e-olymp 248. Юный садовод

Задача взята с сайта www.e-olymp.com

Условие задачи

Мама попросила Васю полить все молодые деревца в саду. Вася знает, что пока деревья маленькие, их надо очень хорошо поливать. А вот сколько поливать — неизвестно. Но Вася — очень умный мальчик. Он внимательно прочитал весь учебник ботаники для средней школы и выяснил, что полив прямо пропорционален количеству листьев на дереве. Для хорошего роста деревьев достаточно выливать под дерево ежедневно по одному литру воды на каждый лист.

К счастью Васи оказалось, что листья на деревьях растут ярусами, причем на верхнем ярусе два листа, на втором — четыре, на следующем — шесть, и так далее, на каждом последующем ярусе на два листа больше по сравнению с предыдущим. А на самой верхушке растет еще один листик. Хитрый Вася послал младшую сестренку Машеньку подсчитать количество ярусов на каждом дереве, а Вас просит написать программу, которая для каждого дерева вычислит количество литров воды для его полива.

Входные данные

Количество ярусов [latex]n (0 \leq n \leq 1000)[/latex] на дереве.

Выходные данные

Вывести количество литров воды для полива этого дерева.

 

Тесты

Входные данные Выходные данные
1. 3 13
2. 0 1
3. 50 2551
4. 560 314161

Код программы

ideone.com

Решение

Для решения этой задачи необходимо найти сумму арифметической прогрессии, где [latex]N=n,[/latex] [latex]a_{1} = 2[/latex] и  [latex]d = 2[/latex] и добавить к ней единицу (лист с верхушки).  Для этого можно воспользоваться формулой суммы арифметической прогрессии [latex]Sn=\frac{2a_{1}+d\left(n-1 \right)}{2}n \rightarrow n^2+n[/latex], либо при помощи цикла [latex]n[/latex] раз прибавлять к [latex]a[/latex] двойку, получая при этом следующий член прогрессии и добавлять его к сумме.

Засчитанное решение на e-olymp.com

ML21

Павел Загинайло
Павел Загинайло

Latest posts by Павел Загинайло (see all)

Задача. Найти сумму членов арифметической прогрессии a, a+d, a+2d \dots, a+(n-1)d по данным значениям a, d, n.

Тесты:

[latex]a[/latex] [latex]d[/latex] [latex]n[/latex] [latex]Sn[/latex]
8 657 0 0
5 0 2 10
5 8 1 5
0 5565 88 21302776

Код:

Алгоритм.

В данной программе я воспользовался формулой суммы арифметической прогрессии. А именно [latex] S_{n} = \frac{a_{1} + d(n — 1)}{2} * n [/latex], где [latex]a_{1}[/latex] — первый член арифметической прогрессии, [latex]d[/latex] -разница арифметической прогрессии и [latex]n[/latex] — номер последнего члена суммы. Программа же просто выводит результат данных вычислений на экран.