#P14642. 【OIMO Round 1】十二宫标志

    ID: 14336 Type: RemoteJudge 1000ms 512MiB Tried: 0 Accepted: 0 Difficulty: 7 Uploaded By: Tags>O2优化概率论期望随机游走 Markov Chain

【OIMO Round 1】十二宫标志

题目描述

X 喜欢在城市里随机游走,她为自己的游走方式制定了一个规则。

城市可以视作一个二维平面直角坐标系,初始 X 在 (0,0)(0,0) 位置,面朝的方向均匀随机。

X 会选定一个概率 pp,并执行以下步骤 nn 次:

  • pp 的概率,她会右转(即顺时针转向)30°30\degree(即 π6\frac\pi6 弧度);有 1p1-p 的概率,她不会改变方向。
  • 面朝现在的方向前进一个单位长度。

H 想要去找 X,但 X 刚刚结束一次游走,H 并不清楚她的位置。

H 在给 X 发消息前想要知道,X 在结束了一次游走后,与点 (0,0)(0,0) 间欧氏距离的平方的期望值是多少?

容易证明,答案可以唯一地表示为 a+b3a+b\sqrt 3 的形式(其中 a,ba,b 均为有理数)。请你输出 a,ba,b998244353998244353 取模的值。

输入格式

第一行一个正整数 TT,表示有 TT 组数据。
接下来 TT 行,每行两个整数 p,np',n。其中 p=p×108p' = p\times 10^8

输出格式

输出 TT 行,每行两个整数 a,ba,b 表示答案。

3
25000000 2
20000000 17
114514 1919810
499122180 748683265
431089804 156793081
820514992 908533289

提示

【样例解释】

对于第一组数据,每步之前有 1/41/4 的概率转向,所以有:

  • 916\frac9{16} 的概率直行两次,到原点距离的平方为 44
  • 316\frac3{16} 的概率在第一次转向,第二次不转,到原点距离的平方为 44
  • 316\frac3{16} 的概率在第一次不转,第二次转向,到原点距离的平方为 (2+3)(2+\sqrt 3)
  • 116\frac1{16} 的概率转向两次,到原点距离的平方为 (2+3)(2+\sqrt 3)

根据以上情况,可以算出期望值为 72+143\frac72+\frac14\sqrt 3

对于第二组数据,答案为:

$$\frac{20196247660583+6251719221244 \sqrt{3}}{152587890625}$$

本题采用捆绑测试。

  • Subtask 1(10 pts):1T1001 \le T \le 1001n181 \le n \le 18
  • Subtask 2(25 pts):1n1001\le n \le 100
  • Subtask 3(25 pts):p=5×107p'=5\times 10^71n1051 \le n \le 10^5
  • Subtask 4(40 pts):无特殊限制。

对于全部的数据,1T1031\leq T \leq 10^30p1080 \leq p' \leq 10^81n1071 \leq n \leq 10^7