e-olymp 12. Поврежденная картина

Задача

Римская цифра [latex]I[/latex], стоявшая на полу комнаты в точке с координатами [latex]X_0[/latex], [latex]Y_0[/latex], [latex]0[/latex] не выдержала отношения к решению задачи «Римские цифры» и упала на пол. Поскольку нижний конец был прикреплен шарнирно, то он остался на месте, а верхний оказался в точке с координатами [latex]X_1[/latex], [latex]Y_1[/latex], [latex]0[/latex]. В комнате стояла строго вертикально бумажная картина. Зная координаты концов нижнего основания [latex]X_2[/latex], [latex]Y_2[/latex], [latex]0[/latex] и [latex]X_3[/latex], [latex]Y_3[/latex], [latex]0[/latex] и высоту картины [latex]H[/latex] найти длину «разрыва бумаги» на картине.

Входные данные

Во входной строке записано 9 чисел [latex]X_0, Y_0, X_1, Y_1, X_2, Y_2, X_3, Y_3, H[/latex]. Все входные данные — целые числа, модуль которых не превышает [latex]10^9[/latex].

Выходные данные

Программа выводит единственное число – искомую величину с точностью до [latex]0.001[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 1 6 1 4 0 4 5 6 4.000
0 0 6 0 2 0 5 0 5 2.397
2 0 5 0 0 0 6 0 5 4.172
0 0 5 0 2 0 6 0 1 2.058
0 0 10 0 2 0 6 0 1 0.000

Решение задачи

Эта задача интересна тем, что для ее решения необходимо смоделировать большое количество разнообразных взаиморасположений картины и буквы. Далее  будут использоваться следующие обозначения: [latex]X_0[/latex]- основание буквы, [latex]X_1[/latex] — ее вершины, [latex]X_2[/latex] и [latex]X_3[/latex] — координаты основания картины, [latex]H[/latex] — высота картины.

1. [latex]X_0 X_1[/latex] и [latex]X_2 X_3[/latex] лежат на одной прямой

1.1. [latex]X_0[/latex] принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.1.1. [latex]X_1[/latex]принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.1.1.1 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] не превышает [latex]H[/latex]

В таком случае искомая величина — дуга [latex]O X1[/latex], равная [latex]\frac{1}{4} [/latex] длины окружности с радиусом, равным высоте буквы: [latex]O[/latex][latex]X_1[/latex] = [latex]\frac{П\times X_0 X_1}{2} [/latex]

1.1.1.2 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] больше, чем [latex]H[/latex]

в таком случае нам необходимо найти дугу [latex]NX_1[/latex],для этого умножив радиус на величину центрального угла: [latex]NX_1[/latex] =[latex]X_0 X_1 \times [/latex]arcsin[latex] \frac {H}{X_0 X_1}[/latex]

 

1.1.2 [latex]X_1[/latex] не принадлежит [latex]X_2 X_3[/latex]

1.1.2.1. [latex]X_0 X_1[/latex] не превышает [latex]H[/latex]

В таком случае нам нужно найти дугу [latex]OM[/latex] по схожему с случаем 1.1.1.2 алгоритму: [latex]OM[/latex] = [latex]X_0 X_1 \times [/latex]arcsin[latex] \frac{X_0 X_3} {X_0 X_1} [/latex]

1.1.2.2. [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] больше [latex]H[/latex]

введем новую переменную [latex]A[/latex], равную расстоянию от [latex]X_0[/latex] до вершины картины, расположенной на отрезке [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex]

1.1.2.2.1. [latex]X_0 X_1 < \sqrt{A^2 + H^2} [/latex]

В таком случае искомая величина равна дуге [latex]MN[/latex]= [latex]X_0 X_1 \times  ([/latex]arcsin[latex] \frac{H}{X_0 X_1} — [/latex]arccos[latex] \frac{X_0 X_3}  {X_0 X_1})[/latex])

1.2 [latex]Х_0[/latex]  не принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.2.1 [latex]X_1[/latex]принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

обозначим через [latex]A[/latex] расстояние от [latex]X_0[/latex] до картины.

1.2.1.1 [latex]X_0 X_1[/latex] меньше, чем [latex]\sqrt{A^2 + H^2}[/latex]

В данном случае нам нужно найти дугу [latex]M X_1[/latex] = [latex]X_0 X_1 \times [/latex]arccos[latex] \frac{A}{X_0 X_1}[/latex]

1.2.1.2 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] не меньше, чем [latex]\sqrt{A^2 + H^2}[/latex]

в этом случае нам нужно найти дугу [latex]МХ_1[/latex]= [latex]X_0 X_1 \times [/latex]arсsin[latex] \frac{A}{X_0 X_1}[/latex]

1.2.2. обе вершины цифры не принадлежат картине

Обозначим через [latex]A[/latex] расстояние от [latex]X_0[/latex] до дальней вершины картины.

1.2.2.1. [latex]X_0 X_1 < \sqrt{A^2 + H^2} [/latex]

Искомая величина — дуга [latex]MN[/latex] = [latex]X_0 X_1\times  ([/latex]arcsin[latex] \frac{H}{X_0 X_1}  —  [/latex]arccos[latex] \frac{A}{X_0 X_1})[/latex]

 

2. [latex]X_0 X_1[/latex] и [latex]X_2 X_3[/latex] не лежат на одной прямой

2.1. [latex]X_0 X_1[/latex] пересекает [latex]X_2 X_3[/latex]

В этом случае длина разрыва будет равна длине отрезка [latex]MN[/latex] либо высоте картины, если она окажется меньше вышеупомянутого отрезка.

Для того, чтобы не рассматривать случаи, в которых искомая величина равна нулю(все оставшиеся), при создании переменной, в которой будем хранить ответ, сразу приравняем ее к нулю.

Ссылки

Условие задачи на сайте e-olymp
код к задаче

e-olimp 1610. Зайцы в клетках

Зайцы в клетках

Всем известен, так называемый, принцип Дирихле, который формулируется следующим образом:

Предположим, что некоторое число кроликов рассажены в клетках. Если число кроликов больше, чем число клеток, то хотя бы в одной из клеток будет больше одного кролика.

В данной задаче мы рассмотрим более общий случай этого классического математического факта. Пусть имеется [latex]n[/latex] клеток и [latex]m[/latex] зайцев, которых рассадили по этим клеткам. Вам требуется расcчитать максимальное количество зайцев, которое гарантированно окажется в одной клетке.

Входные данные

В одной строке заданы два натуральных числа [latex]n[/latex] и [latex]m[/latex] [latex](1 ≤ n, m ≤ 10^9)[/latex].

Выходные данные

Максимальное количество зайцев, которое гарантированно окажется в одной клетке.

Тесты

Входные данные Выходные данные
3 50 17
5 5 1
1070 589 1
34 49 2

Код программы

Решение задачи

Пусть [latex]n[/latex] — количество клеток, и [latex]m[/latex] — количество зайцев.
Найдем отношение [latex]\frac{m}{n}[/latex]. Если это отношение больше либо равно единице то [latex]{m}\geq{n}[/latex] и мы имеем ответ. [latex]\frac{(m+n-1)}{n}[/latex] — это формула выводит ответ в целом виде, если он целый, и округляет в большую сторону, если он дробный. Иначе [latex]{m}\leq{n}[/latex] и максимальное гарантированное количество зайцев в одной клетке равно единице. Это следует из условия задачи.

Условие задачи на e-olimp
Код решения ideon

e-olymp 143. Точка и треугольник

Точка и треугольник

Принадлежит ли точка [latex]O[/latex] треугольнику [latex]ABC[/latex]?

Входные данные

Содержит координаты точек [latex]O, A, B, C[/latex]. Числовые значения не превышают по модулю 100.

Выходные данные

Вывести 1, если точка [latex]O[/latex] принадлежит треугольнику [latex]ABC[/latex] и 0 в противоположном случае.

Входные данные Выходные данные
1 2 6 -9 3 8 1 5 11 1
2 -13 10 -12 5 99 80 17 13 0
3 98 -50 -87 7 5 3 23 17 0
4 5 15 7 12 5 3 2 54 1
5 2 2 3 1 1 3 9 11 1

Код программы

Решение

Для того, чтобы точка [latex]M[/latex] принадлежала треугольнику, заданному точками [latex]D([/latex]$x_{1}$,$y_{1}$[latex]), [/latex] [latex]E([/latex]$x_{2}$,$y_{2}$[latex]), [/latex][latex]F([/latex]$x_{3}$,$y_{3}$[latex]), [/latex] необходимо, чтобы псевдоскалярное (косое) произведение соответствующих векторов было больше либо равно нулю или же меньше либо равно нуля. Пользуясь формулой для косого произведения, запишем произведения векторов.
[$\overline{DE}$,$\overline{MD}$]=($x_{1}$-$x_{0}$) $\cdot$ ($y_{2}$-$y_{1}$)-($x_{2}$-$x_{1}$) $\cdot$ ($y_{1}$-$y_{0}$)
[$\overline{EF}$,$\overline{ME}$]=($x_{2}$-$x_{0}$) $\cdot$ ($y_{3}$-$y_{2}$)-($x_{3}$-$x_{2}$) $\cdot$ ($y_{2}$-$y_{0}$)
[$\overline{FD}$,$\overline{MF}$]=($x_{3}$-$x_{0}$) $\cdot$ ($y_{1}$-$y_{3}$)-($x_{1}$-$x_{3}$) $\cdot$ ($y_{3}$-$y_{0}$)
Если [$\overline{DE}$,$\overline{MD}$], [$\overline{EF}$,$\overline{ME}$] и [$\overline{FD}$,$\overline{MF}$] больше либо равно нулю или же меньше либо равно нуля, то точка принадлежит треугольнику.

 

Ссылки

Ссылка на Ideone
Ссылка на e-olymp

e-olymp 72. Дорога домой

Задача

Бедный Иа

Бедный Иа

Возвращаясь домой, после захватывающей игры в гостях у Винни Пуха, ослик Иа решил немного прогуляться. Поскольку во время прогулки он все время думал о своем приближавшемся дне рождения, то не заметил, как заблудился. Известно, что ослик во время прогулки всегда передвигается по определенному алгоритму: в начале прогулки он всегда начинает движение на северо-восток, делает при этом один шаг (перемещаясь при этом в точку [latex]\left \langle 1,1 \right \rangle[/latex]), потом меняет направление и двигается на юго-восток, далее на юго-запад, на северо-запад и так далее. При каждом изменении направления ослик всегда делает на [latex]n[/latex] шагов больше, чем было сделано до изменения направления.

Когда ослик все же решил возвратится домой, то обнаружил, что зашел глубоко в лес. Надвигалась ночь и Иа захотел поскорее попасть домой. Помогите узнать, удастся ли сегодня ослику попасть домой до заката солнца, если известно, что солнце зайдет через [latex]t[/latex] часов, а скорость передвижения ослика [latex]v[/latex] шагов в час (длина шага у ослика постоянна). Известно, что движение ослик начинал из точки с координатами [latex]\left \langle 0,0 \right \rangle[/latex], а его дом расположен в точке [latex]\left \langle x_{h},y_{h} \right \rangle[/latex], и направление движения он менял [latex]k[/latex] раз.

Входные данные

В первой строке задано четыре целых числа [latex]n[/latex], [latex]k[/latex], [latex]t[/latex], [latex]v[/latex] [latex](0\leq n,k,t,v\leq 100)[/latex] . Во второй строке размещено два целых числа [latex]x_{h}[/latex], [latex]y_{h}[/latex] – координаты домика ослика [latex](-105\leq x_{h}, y_{h}\leq 105)[/latex] .

Выходные данные

Вывести Good night Ia, если ослик успеет дойти домой до заката солнца или Poor Ia в противоположном случае.

Тесты

Входные данные
Выходные данные
[latex]1[/latex] [latex]5[/latex] [latex]3[/latex] [latex]2[/latex]

 

[latex]5[/latex] [latex]7[/latex]
Good night Ia
[latex]5[/latex] [latex]2[/latex] [latex]3[/latex] [latex]9[/latex]

 

[latex]15[/latex] [latex]15[/latex]
Good night Ia
[latex]4[/latex] [latex]4[/latex] [latex]3[/latex] [latex]20[/latex]

 

[latex]105[/latex] [latex]-105[/latex]
Poor Ia
[latex]3[/latex] [latex]4[/latex] [latex]2[/latex] [latex]3[/latex]

 

[latex]40[/latex] [latex]-20[/latex]
Good night Ia
[latex]1[/latex] [latex]3[/latex] [latex]7[/latex] [latex]2[/latex]

 

[latex]-24[/latex] [latex]0[/latex]
Poor Ia
[latex]1[/latex] [latex]3[/latex] [latex]7[/latex] [latex]2[/latex]

 

[latex]-23[/latex] [latex]0[/latex]
Good night Ia

Код программы

Решение задачи

Разделим решение задачи на две части: поиск местоположения Иа после прогулки и расчет пути домой.
Имеем следующую формулу вычисления вектора нахождения Иа после прогулки:
[latex]\sum\limits_{i=0}^k f(i, n)[/latex], где [latex]n[/latex] — изменение количества шагов Иа в каждой итерации, [latex]k[/latex] — cколько раз он менял движение, и функции:

[latex]f(x,y) = \begin{cases} \left \langle1 + xy, 1 + xy\right \rangle & \textit{if } x\vdots 4 = 0 \\ \left \langle1 + xy, (-1) \cdot (1 + xy)\right \rangle & \textit{if } x\vdots 4 = 1 \\ \left \langle(-1) \cdot (1 + xy), (-1) \cdot (1 + xy)\right \rangle & \textit{if } x\vdots 4 = 2 \\ \left \langle(-1) \cdot (1 + xy), 1 + xy\right \rangle & \textit{if } x\vdots 4 = 3 \end{cases}[/latex]

То есть, результат функции [latex]f(x,y)[/latex] это вектор, на который передвинулся Иа в итерации номер [latex]x[/latex] с изменением шага [latex]y[/latex], а результат [latex]\sum\limits_{i=0}^k f(i, n)[/latex] — это вектор [latex]\left \langle a,b \right \rangle[/latex] местоположения Иа в конце прогулки. Теперь нужно посчитать расстояние между местоположением Иа и его домом. Считаем из вектора [latex]\left \langle a,b \right \rangle[/latex] и вектора [latex]\left \langle x_{h},y_{h} \right \rangle[/latex]:

[latex]\sqrt{(x_{h} — a)^2 + (y_{h} — b)^2}[/latex]

И считаем максимальное расстояние, которое может пройти Иа до заката солнца. Тут нужно учесть то, что скорость в условии измеряется в шагах в час, а шаг это расстояние между [latex]\left \langle 0,0 \right \rangle[/latex] и [latex]\left \langle 1,1 \right \rangle[/latex], то есть — [latex]\sqrt{2}[/latex].

[latex] \sqrt{2} tv[/latex]

Итого, выводим Good night Ia, если [latex]\sqrt{2} tv \geq \sqrt{(x_{h} — a)^2 + (y_{h} — b)^2}[/latex] и Poor Ia в противном случае.

Ссылки

Условие задачи на e-olymp
Код решения на ideone.com

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 112. Торт

В честь дня рождения наследника Тутти королевский повар приготовил огромный праздничный торт, который был подан на стол Трем Толстякам. Первый толстяк сам мог бы целиком его съесть за $t_1$ часов, второй — за $t_2$ часов, а третий — за $t_3$ часов.

Сколько времени потребуется толстякам, чтобы съесть весь праздничный торт вместе?

Входные данные

Единственная строка содержит три целых неотрицетельных числа $t_1$, $t_2$ и $t_3$, каждое из которых не превосходит $10000$.

Выходные данные

Вывести время в часах, за которое толстяки вместе могут съесть торт. Результат округлить до двух десятичных знаков.

TESTS

$t_1$

$t_2$

$t_3$

$t$

3 3 3 1.00
4 67 50 3.51
228.22 8 2.28 1.76
1577 157.7 15.77 14.21

C ветвлением:

Без ветвления:

 

Решение с ветвлением

Первый толстяк ест со скоростью один торт за $t_1$ часов. Аналогично и с остальными толстяками. Тогда из торта следует вычесть те части, которые съест каждый, чтобы торта не осталось. Получается уравнение
$1-\frac{t}{t_1}-\frac{t}{t_2}-\frac{t}{t_3}=0;$
$\frac{t}{t_1}+\frac{t}{t_2}+\frac{t}{t_3}=1;$
$\frac{tt_2t_3+tt_1t_3+tt_1t_2}{t_1t_2t_3}=1;$
$t\left(t_1t_2+t_2t_3+t_1t_3\right)=t_1t_2t_3;$
$t = \frac{t_1t_2t_3}{t_1t_2+t_2t_3+t_1t_3};$
Рассматриваем случай, при котором одна из переменных равна нулю, тогда выводим ноль. В противном случае выводим значение $t$ с округлением до сотых.

Решение без ветвления

Так как по условию задачи первый толстяк съедает весь торт за $t_1$ часа, второй — за $t_2$ часа и третий — за $t_3$ часа, то их скорость поедания торта составит $\frac{1}{t_1}$, $\frac{1}{t_2}$ и $\frac{1}{t_3}$ торта в час соответсвенно. Если толстяки будут есть торт одновременно, то в час они будут съедать $\left(\frac{1}{t_1}+\frac{1}{t_2}+\frac{1}{t_3}\right)$ часть торта. Тогда весь торт будет съеден за $\frac{1}{\frac{1}{t_1}+\frac{1}{t_2}+\frac{1}{t_3}}$ часов.
Затем нужно вывести результат, округлённый до двух десятичных знаков. Для этого воспользуемся функцией setprecision() и её аргументом fixed

Ссылки

Условие задачи e-olymp
Код решения