luogu#P10323. 理性(Rationality)

    ID: 14281 远端评测题 1000ms 512MiB 尝试: 2 已通过: 1 难度: 6 上传者: 标签>数学洛谷原创O2优化期望微积分洛谷比赛

理性(Rationality)

题目背景

数学之善,统治宇宙的根本原理 —— 理性。


「理性之光」伊奥,是古代精灵图形术士。已经千岁的她总能不受感情的干扰,以理性做出最优的决策。

题目描述

赛时更新:请注意,对于一组确定的 v1,,vnv_1,\cdots,v_n,都可以求出 RSS\text{RSS} 的最小值。它是关于随机变量 v1,,vnv_1,\cdots,v_n 的一个随机变量,将其记为 XX,则要求的是 E[X]\mathbb E[X]
笔误改正:残差平方和的英文为 RSS\text{RSS}


伊奥的思绪回到了千年前的一场大战中。

她记得那场战斗中有 nn 个敌人,第 ii 个敌人在距离她 did_idid_i 之间互不相同)的位置上。这些敌人都带有一个正整数标记 viv_i,只要以恰好 viv_i 的攻击力击中它就可以将其消灭。

她只要设定一个一次函数 f(x)=ax+bf(x)=ax+b,就能在距离她 did_i 的位置放出 f(di)f(d_i) 的攻击力。好在她的队友会辅助她攻击,她只用考虑确定 a,ba,b 使得 f(x)f(x) 的效果最优,即最小化 RSS\text{RSS}(残差平方和):

RSS=i=1n(f(di)vi)2\text{RSS}=\sum_{i=1}^n(f(d_i)-v_i)^2

当然了,这只是她的回忆。她能清晰记得每个敌人到她的距离 did_i,而对于 viv_i 她只记得满足 liviril_i\leq v_i \leq r_i

她想知道假设每个 viv_i 都对应在 [li,ri][l_i,r_i] 范围内均匀随机的情况下,「RSS\text{RSS} 的最小值」的期望
可以证明答案总是有理数,你只需要告诉她答案对 998244353998244353 取模的结果即可。

输入格式

第一行一个正整数 nn,表示敌人的个数。
接下来 nn 行,每行三个正整数 di,li,rid_i,l_i,r_i,分别表示第 ii 个敌人到伊奥的距离,其标记 viv_i 的下界和上界。

为了方便你的计算,伊奥保证 di<di+1d_i< d_{i+1}1i<n1\leq i <n),并且:

$$n\sum_{i=1}^nd_i^2 \not \equiv \left(\sum_{i=1}^nd_i \right)^2 \pmod{998244353} $$

即确保答案在模 998244353998244353 意义下一定存在。

输出格式

输出一行一个整数,表示所有情况下 RSS\text{RSS} 最小值的期望。

3
1 4 4
3 7 7
5 10 10
0
5
1 4 4
2 5 5
3 7 7
4 8 8
9 8 8
488831003
5
1 1 4
2 2 5
3 3 7
4 2 8
9 3 8
884183796
10
123 1 10
234 11 14
345 10 20
456 6 6
567 20 30
678 84 90
789 1 3
8910 8 15
91011 123 129
101112 56 64
483360041

提示

【样例 11 解释】

此样例中有 li=ril_i=r_i,即情况已经确定,只需要求出此时最优的 a,ba,b 即可。容易发现 (1,4),(3,7),(5,10)(1,4),(3,7),(5,10) 这三组数据可以用一次函数完美拟合:即 f(x)=32x+52f(x)=\dfrac 32 x+\dfrac{5}{2},与每个点偏差都是 00,故 RSS\text{RSS} 最小值的期望,也就是答案为 00

【样例 22 解释】

这里同样有 li=ril_i=r_i55 个敌人的数据 (di,vi)(d_i,v_i) 分别为 (1,4),(2,5),(3,7),(4,8),(9,8)(1,4),(2,5),(3,7),(4,8),(9,8),可以证明取

a=87194 , b=911194a=\frac{87}{194} \ , \ b=\frac{911}{194}

是一组使得 RSS\text{RSS} 最小的解,代入计算得

$$\text{RSS}=\sum_{i=1}^n\left( \frac{87}{194}d_i+\frac{911}{194}-v_i\right)^2=\frac{1047}{194} $$

在模 998244353998244353 意义下答案为 488831003488831003

【数据范围】

本题采用捆绑测试。

Subtask 1(10 pts):n3n \leq 3
Subtask 2(10 pts):li=ril_i=r_i
Subtask 3(15 pts):n500n\le500ri500r_i\leq 500
Subtask 4(15 pts):n5000n\le 5000
Subtask 5(20 pts):n105n\le 10^5
Subtask 6(30 pts):无特殊限制。

对于全部的数据,2n5×1052\le n \le 5\times 10^51liri1081\leq l_i \leq r_i \leq 10^81di1081\leq d_i \leq 10^8di<di+1d_i<d_{i+1}1i<n1\leq i <n),并且有:

$$n\sum_{i=1}^nd_i^2 \not \equiv \left(\sum_{i=1}^nd_i \right)^2 \pmod{998244353} $$

【提示】

题目中要求出「RSS\text{RSS} 的最小值」期望值。对于离散随机变量 XX,假设其可以取值为 a1,a2,,ana_1,a_2,\cdots,a_n,对应概率为 p1,p2,,pnp_1,p_2,\cdots,p_np1++pn=1p_1+\cdots+p_n=1),则其期望值可以定义为:

E[X]=i=1npiai\mathbb E[X]=\sum_{i=1}^np_i a_i

对于计算有理数取模的方法,请参考模板题