библиотека cmath | C++ для приматов

Задача

Как известно, на вопрос о том, сколько у него учеников, древнегреческий учёный Пифагор отвечал так: «Половина моих учеников изучает математику, четвертая часть изучает природу, седьмая часть проводит время в молчаливом размышлении, остальную часть составляют три девы».

Секретарь олимпиады на вопрос: «Сколько зарегистрировано участников олимпиады по информатике?», отвечал подобно Пифагору: «$k$-тая часть участников начала решать первую задачу, $m$-тая часть – вторую, а $n$-ая – третью. В то же время $d$ участников решают проблему: «С чего начать?». Ваша задача определить количество участников олимпиады $s$ или вывести $-1$, если секретарь ошибся.

Входные данные: в одной строке заданы числа $k, n, m, d \left(1 ≤ k, n, m, d ≤ 1000 \right)$.

Выходные данные: вывести количество участников олимпиады $s$, или $-1$, если секретарь ошибся в своём сообщении.

Тесты

$k$	$n$	$m$	$d$	Выходные данные
2	4	7	3	28
4	5	2	1	20
3	7	5	4	-1
6	6	6	1	-1
2	3	6	4	-1
3	2	5	8	-1

Код программы

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
 
int main(){
    float k, n, m, d, s;
    cin >> k >> n >> m >> d;
    s = (d * k * n * m) / (k * n * m - k * m - k * n - m * n);
    if((1/k + 1/n + 1/m >= 1) || (floor(s/k) != s/k || floor(s/n) != s/n || floor(s/m) != s/m) || !(floor(s) == s)){
    cout << "-1";
    }else{
        cout << s;
    }
    
    return 0;
}

#include <iostream>

#include <cmath>

using namespace std;

int main(){

float k, n, m, d, s;

cin >> k >> n >> m >> d;

s = (d * k * n * m) / (k * n * m - k * m - k * n - m * n);

if((1/k + 1/n + 1/m >= 1) || (floor(s/k) != s/k || floor(s/n) != s/n || floor(s/m) != s/m) || !(floor(s) == s)){

cout << "-1";

}else{

cout << s;

}

return 0;

}

Решение задачи

Пусть $x$ — количество учеников Пифагора. Тогда $\frac{x} {2}$ — половина его учеников, тех, которые изучают математику. Следовательно, $\frac{x} {4}$ — ученики, которые изучают природу, а $\frac{x} {7}$ — ученики, которые проводят время в молчаливом размышлении. И, по условию задачи, есть так же три девы.
Получили уравнение вида $\frac{x} {2} + \frac{x} {4} + \frac{x} {7} + 3 = x$, в общем виде $\frac{x} {k} + \frac{x} {m} + \frac{x} {n} + d = x$.
Отсюда выходит, что $\frac{1} {k} + \frac{1} {m} + \frac{1} {n} + \frac{d} {x} = 1;$
$\frac{mnx + knx + kmx + kmnd} {kmnx} = 1;$
$(mn + kn + km)x + kmnd = kmnx;$
Отсюда получаем формулу $x = \frac{kmnd} {kmn — mn — kn — km}$.
Следовательно, если мы получаем целое число, то секретарь оказался прав, а если число дробное, то секретарь ошибся.

Для того, чтобы проверить, является ли переменная $x$ целым числом или нет, используем функцию floor() из встроенной библиотеки <cmath>.

Помимо этого делаем проверку для суммы чисел $\frac{1} {k}$, $\frac{1} {n}$ и $\frac{1} {m}$, так как если оно больше $1$, то количество учеников становится отрицательным, что невозможно. В случае, если $\frac{1} {k} + \frac{1} {n} + \frac{1} {m} = 1$, а $d > 0$, то, это тоже невозможно, а значит, секретарь ошибся.

Так же делаем проверку, которая определяет, не являются ли числа $\frac{q} {k}$, $\frac{q} {n}$ и $\frac{q} {m}$ дробными, так как это бы тоже было ошибкой секретаря (напрмер, если $k = 6$, $m = 6$, $n = 6$, $d = 1$, то при подстановке в формулу мы получаем, что количество участников равно $2$, но тогда получается, что один участник решал сразу три задачи, что, по условию задачи, невозможно).

Если условие не проходит проверки, то выводится «$-1$».