luogu#P10325. 超越(Transcendent)

    ID: 14283 远端评测题 2500ms 512MiB 尝试: 0 已通过: 0 难度: 7 上传者: 标签>数学多项式洛谷原创O2优化分治概率论期望快速傅里叶变换 FFT洛谷比赛

超越(Transcendent)

题目背景

越过领域和现实的终极存在 —— 超越。


「超越之光」美娜,是亚特兰蒂斯最强的魔法师,亦是无人能及的贤者。即便如此,她也一刻都没有停下对数学的探索。

「最高次系数为 11 的整系数多项式方程的解不一定是整数,」美娜自言自语道,「但是其所有根组成的对称多项式的值必然是整数。」

「这很容易证明,却也很有趣呢。」想到这里,美娜突然有了开发新魔法的思路。

题目描述

美娜的魔法需要 m+1m+1 个阶段来构建。第 i (1im)i \ (1 \leq i \leq m) 个阶段每次尝试的成功概率为 ai/bia_i/b_i,如果失败只需要重试当前阶段即可,如果成功就能进入下一个阶段。

最后的第 m+1m+1 个阶段需要选一个魔力基数 cc。不过这个魔法现在并不稳定,设 rr 是一个不大于 2n2n 的范围内均匀随机生成的正整数,则

c=cosrπnc=\cos \frac{r\pi}{n}

最后,若美娜在前 mm 个阶段中总共尝试了 kk 次(每次无论失败或成功,都算多一次尝试),她的魔法会产生 ckc^k 的能量。

美娜想知道这个魔法所产生能量的期望值是多少,当然她很容易就算出了答案,你能帮她验算一下吗?

你只用输出答案对 998244353998244353 取模的结果即可。显然,答案一定是有理数,所以你可以简单地计算其对 998244353998244353 取模的值。

输入格式

第一行两个正整数 n,mn,m
接下来 mm 行,每行两个正整数 ai,bia_i,b_i,意义如题目描述。

输出格式

输出一行一个整数,表示答案。

2 3
1 2
2 3
2 3
103983787
4 5
1 3
1 2
1 4
1 5
1 6
525030616
7 17
1 5
1 5
1 5
1 5
1 3
1 3
1 3
1 2
1 2
1 6
1 6
1 6
1 6
1 6
1 6
1 6
1 6
308796722

提示

【样例 11 解释】

此时 m=3m=3,前 mm 个阶段中,第一阶段的成功概率为 1/21/2,之后两个阶段的成功概率都为 2/32/3。由此可以算出,恰好尝试 k (km)k \ (k \geq m) 次完成前 mm 个阶段的概率为(我有一个巧妙的方法给出证明,可惜这里空间太小,写不下):

pk=24k4(k+1)31kp_k=2^{4-k}-4(k+1)3^{1-k}

例如 p3=2/9p_3=2/9,这是每个阶段都一次成功的概率 1/2×2/3×2/31/2 \times 2/3 \times 2/3
又如 p4=7/27p_4=7/27,这要求在某一阶段尝试恰好两次,其它阶段都一次成功,即:

$$p_4=\left( \frac 12\right)^2 \frac 23 \cdot \frac 23+\frac 12\left( \frac 29\right)\frac 23+\frac 12\cdot \frac 23\left( \frac 29\right) $$

样例中 n=2n=2,可知 c=1c=1 的概率为 1/41/4c=1c=-1 的概率为 1/41/4,还有 1/21/2 的概率 c=0c=0。故答案为

$$\frac 14\sum_{k\geq 3}p_k (1+(-1)^k)=\frac{11}{48} $$

998244353998244353 取模后为 103983787103983787

【样例 22 解释】

取模前的答案为 24284321191028915\dfrac{24284321}{191028915}

【数据范围】

本题使用捆绑测试。

Subtask 1(7 pts):n6n\le 6m=1m=1
Subtask 2(9 pts):n6n\le 6m10m\le 10
Subtask 3(13 pts):n500n\le 500m500m\le 500
Subtask 4(13 pts):n=219n=2^{19}
Subtask 5(15 pts):n105n \le 10^5m500m\le 500
Subtask 6(15 pts):不同的 ai/bia_i/b_i 最多有两组;
Subtask 7(28 pts):无特殊限制。

对于全部数据,1n1081\le n \le 10^81m600001\le m \le 600001ai<bi1081\le a_i<b_i\leq 10^8。且保证

$$U_n\left( \frac{b_i}{b_i-a_i}\right)\not \equiv 0 \pmod{998244353} $$

其中 Un(x)U_n(x) 表示 nn 次的第二类 Chebyshev 多项式

【提示】
你在找什么呢?或许可以再看看题目背景,会有帮助的。