luogu#P8558. 黑暗(Darkness)

    ID: 12544 远端评测题 2000ms 512MiB 尝试: 0 已通过: 0 难度: 6 上传者: 标签>数学洛谷原创O2优化组合数学期望

黑暗(Darkness)

题目描述

铃在一个黑暗的三维空间内寻找澪。这个空间可以表示为 $\{(x,y,z) \mid x \in[0,A],y \in [0,B],z\in [0,C] \}$。铃初始站在坐标为 (A,B,C)(A,B,C) 处,澪站在 (0,0,0)(0,0,0) 处。假设铃在 (x,y,z)(x,y,z) 处,她每次移动会均匀随机地尝试移动到 (x1,y,z)(x-1,y,z)(x,y1,z)(x,y-1,z)(x,y,z1)(x,y,z-1)

这个空间的外围是墙壁,不可穿过。由于空间内很暗,铃并不知道自己是否走到了墙边。也就是说,她在随机选择三种方向尝试移动时,有可能撞在墙上。

铃想要知道,自己在第一次撞墙时,「到澪的曼哈顿距离(在本题中的情况就是 x,y,zx,y,z 坐标之和)」的 kk 次方的期望值。

你只需要求出答案对 998244353998244353 取模的结果。

输入格式

输入一行四个正整数 A,B,C,kA,B,C,k

输出格式

输出一行一个整数表示答案。

1 1 1 1
443664158
2 3 4 2
128260948
4 6 9 2
622775535
58 88 133 233
128518400
114514 1919810 4999231 8214898
823989766

提示

【样例 11 解释】

下表列出了走到各处并撞到墙的概率:

(0,0,0)(0,0,0) (1,0,0)(1,0,0) (0,1,0)(0,1,0) (0,0,1)(0,0,1) (1,1,0)(1,1,0) (1,0,1)(1,0,1) (0,1,1)(0,1,1)
2/92/9 4/274/27 1/91/9

可以发现只有在这 77 个位置有可能撞到墙。由此算出期望值为 109\dfrac{10}{9},在模 998244353998244353 意义下为 443664158443664158

【样例 2,32,3 解释】

这里要算的都是距离的平方的期望。实际答案分别为 300832187\dfrac{30083}{2187}22748643655387420489\dfrac{22748643655}{387420489}

【数据范围】

本题采用捆绑测试。

Subtask1(8 pts):1A,B,C,k61\le A,B,C,k\le 6
Subtask2(19 pts):1A,B,C1001\le A,B,C \le 100
Subtask3(13 pts):k=1k=1
Subtask4(23 pts):1A,B,C,k1051\le A,B,C,k \le 10^5
Subtask5(37 pts):无特殊限制。

对于 100%100\% 的数据,1A,B,C5×1061\le A,B,C \le 5\times 10^61k1071\le k \le 10^7

【提示】

对于离散随机变量 XX,其取值等于 kk 的概率设为 PkP_k,则 XX 的期望值定义为:

kkPk\sum_k kP_k

对于有理数 a/ba/ba,ba,b 均为正整数),若整数 rr 满足 r[0,p1]r\in[0,p-1]rba(modp)rb \equiv a \pmod p,则 rr 就是 a/ba/bpp 取模的结果。