TIOJ-2021
F.無限兔子問題
https://tioj.ck.tp.edu.tw/problems/2021
Description
令$F_i$是費式數列
給定$s,t$,求$\sum\limits _ {i=s}^t\binom{F_i}{2}$
Solution
這題也是有夠數學OwO
題目所求是$\sum\limits _ {i=s}^t\frac{1}{2}{F_i(F_i - 1)}$
可以想到分別求$\sum\limits _ {i=1}^nF_i$和$\sum\limits _ {i=1}^nF_i^2$
前者可以用
$$
\left[
\begin{matrix}
0 & 1 & 0 \newline
1 & 1 & 0 \newline
1 & 1 & 1
\end{matrix}
\right]
\left[
\begin{matrix}
F _ {i-2} \newline
F _ {i-1} \newline
S _ {i-1}
\end{matrix}
\right] =
\left[
\begin{matrix}
F _ {i-1} \newline
F_i \newline
S_i
\end{matrix}
\right]
$$
來得到前綴$S_i$的值
然後$F_i^2 = (F _ {i-1}+F _ {i-2})^2 = F _ {i-1}^2 + F _ {i-2}^2 + 2F _ {i-1}F _ {i-2}$
又有$F_iF _ {i-1} = (F _ {i-1}+F _ {i-2})F _ {i-1} = F _ {i-1}F _ {i-2} + F _ {i-1}^2$
所以寫成
$$
\left[
\begin{matrix}
0 & 0 & 1 & 0\newline
0 & 1 & 1 & 0\newline
1 & 2 & 1 & 0\newline
1 & 2 & 1 & 1
\end{matrix}
\right]
\left[
\begin{matrix}
F _ {i-2}^2\newline
F _ {i-1}F _ {i-2}\newline
F _ {i-1}^2\newline
Q _ {i-1}
\end{matrix}
\right] =
\left[
\begin{matrix}
F _ {i-1}^2\newline
F_iF _ {i-1}\newline
F_i^2\newline
Q_i
\end{matrix}
\right]
$$
可以得到二次的前綴
套上矩陣快速冪即可AC本題
AC code
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這題的題源好像是NPSC? 不過我還是查不太到題解,可能太水了吧QQ