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一、题目描述
BSNY 在学等差数列和等比数列,当已知前三项时,就可以知道是等差数列还是等比数列。
现在给你 整数 序列的前三项,这个序列要么是等差序列,要么是等比序列,你能求出第 k 项的值吗?
如果第 k 项的值太大,对其取模 $200907$。
输入格式
第一行一个整数 $T$,表示有 T 组测试数据;
对于每组测试数据,输入前三项 $a,b,c$,然后输入 $k$。
输出格式
对于每组数据,输出第 k 项取模 200907 的值。
数据范围
1≤T≤100
1≤a≤b≤c≤10^9
1≤k≤10^9
输入样例
2
1 2 3 5
1 2 4 5
输出样例
5
16
二、$Q$:一个数列能不能即是等差数列又是等比数列?
结论:一个数列如果是即是等差又是等比,那么它必然是一个全等数列
证明:
设三个连续数字a\ b \ c,
等差数列,所以a+c=2b ①
等比数列,所以\frac{b}{a}=\frac{c}{b},所以b^2=ac ②
将$a=2b-c$代入②
b^2=(2b-c)*c
b^2=2bc-c^2
b^2-2bc+c^2=0
(b-c)^2=0
∴b=c
由此可知,题目中给了数列的前三项,存在可能即是等差又是等比的情况,但此时就是一个全等数列,按哪个规则进行计算都是一样的结果,题目不缺少条件。
三、题意分析
-
等差数列 公差
d=b-a第$1$项,$a+0d$ 第$2$项,$a+1d$ 第$3$项,$a+2*d$ ... 第$k$项,应该是$a+(k-1)d$,这个很好求,直接求然后注意取模就行了。 -
等比数列 公比
p=\frac{b}{a}第$1$项,$ap^0$ 第$2$项,$ap^1$ 第$3$项,$ap^2$ ... 第$k$项,$ap^{k-1}=a*(\frac{b}{a})^{k-1}$这东西用 快速幂 就行了
四、理解与思考
数学的题,一般不会真的用代码去暴力计算,通常是推公式,证明。在完成公式的推导后,再用代码进行简单计算,比如2022 $CSP-J$的第二题就是一道公式的推导题,小心下细节就行了。
- 快速幂:把次数依次化为$2$进制,即可迭代
- 龟速乘:把当前数变为$2$进制加起来,用于数据很大的情况
五、实现代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define int long long
const int MOD = 200907;
// 快速幂
int qmi(int a, int b) {
int res = 1;
while (b) {
if (b & 1) res = res * a % MOD;
a = a * a % MOD;
b >>= 1;
}
return res;
}
signed main() {
int n;
cin >> n;
while (n--) {
int a, b, c, k;
cin >> a >> b >> c >> k;
if (a + c == b * 2) // 等差
cout << (a + (b - a) * (k - 1)) % MOD << endl; // 这个比较简单
else // 等比
cout << a * qmi(b / a, k - 1) % MOD << endl; // 这个需要快速幂
}
}
六、龟速乘版本
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define int long long
const int MOD = 200907;
// 龟速乘,快速加
int qadd(int a, int b) {
int res = 0;
while (b) {
if (b & 1) res = (res + a) % MOD;
b >>= 1;
a = (a + a) % MOD;
}
return res;
}
// 快速幂
int qmi(int a, int b) {
int res = 1;
while (b) {
if (b & 1) res = (res * a) % MOD;
b >>= 1;
a = a * a % MOD;
}
return res;
}
signed main() {
int T;
cin >> T;
while (T--) {
int a, b, c, k;
cin >> a >> b >> c >> k;
if (a + c == b + b)
cout << (qadd(b - a, k - 1) + a) % MOD << endl; // 为等差即套公式,首项+公差*(项数-1)
else
cout << qmi(b / a, k - 1) * a % MOD << endl; // 等比数列用快速幂算末项
}
}