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No.2188 整数列コイントスゲーム

レベル : / 実行時間制限 : 1ケース 2.000秒 / メモリ制限 : 512 MB / スペシャルジャッジ問題 (複数の解が存在する可能性があります)
タグ : / 解いたユーザー数 33
作問者 : 👑 p-adicp-adic / テスター : 遭難者遭難者
0 ProblemId : 8375 / 出題時の順位表 / 自分の提出
問題文最終更新日: 2023-01-13 22:03:16

問題文

入力に非負整数 $N,M$ が与えられます。

 

まずは記法と用語の確認です。$0^0$ を $1$ として定義します。ここでは整数の無限列を単に整数列と呼びます。

整数列 $a$ と非負整数 $m$ に対し、$a_m$ で $a$ の $0$-based indexingにおける第 $m$ 成分、つまり $a$ の $1+m$ 個目の成分を表します。すなわち省略記号「$\ldots$」を用いると整数列 $a$ は

$\displaystyle (a_0, a_1, a_2, a_3, \ldots ) $

と表すことができます。

 

コイントスと言ったら各試行は独立であるとし、どの試行においても表の出る確率と裏の出る確率が共に $\frac{1}{2}$ であるとします。

コイントス大好きbotはご存知の通りコイントスが大好きなbotです。

コイントス大好きbotは整数列 $a$ ごとに、プレイヤーの数が1人である次のゲームを考案しました:

  1. まずプレイヤーは好きな非負整数 $x$ を選ぶ。
  2. 次にプレイヤーは $x$ 回コイントスをして、表が出た回数を $m$ 回とする。
  3. 最後にプレイヤーは $a_m$ 点を獲得する。

整数列 $a$ からこのように構成されるゲームを「$a$ に付随する整数列コイントスゲーム」と呼びましょう。

 

それでは本題に入ります。

ある日、コイントス大好きbotは $a$ に付随する整数列コイントスゲームにおける獲得点数の期待値の情報から整数列 $a$ の情報がどれだけ復元できるのかが気になりました。

「任意の非負整数 $X$ に対し、$a$ に付随する整数列コイントスゲームにおいて $x$ を $X$ と選んだ時の点数の期待値が $2^{-X} X^N$ となる」を満たすような整数列 $a$ が存在するか否かを判定し、存在する場合はそのような整数列 $a$ に対する $a_M$ としてありえる値を $1$ つ求めてください。

入力

入力は次の形式で標準入力から与えられます:

$N$
$M$

制約

入力 $N,M$ は以下の制約を満たします:

  • $N$ は $15$ 以下の非負整数
  • $M$ は $10^9$ 以下の非負整数

出力

$a$ に付随する整数列コイントスゲームにおいて $x$ を非負整数 $X$ として選んだ時の点数の期待値が $2^{-X} X^N$ となるような整数列 $a$ が存在する場合はそのような整数列 $a$ に対する $a_M$ としてありえる値を $1$ つ $1$ 行に出力し、存在しない場合はNaNと出力してください。

なおこの問題はスペシャルジャッジ問題です。正解が $1$ 通りでなかったとしても、$1$ つだけ出力してください。

またジャッジの都合上、出力は $100$ 文字以下にしてください。

 

最後に改行してください。

サンプル

サンプル1
入力
1
1
出力
1

各非負整数 $m$ に対し

$\displaystyle a_m := \left\{ \begin{array}{ll} 1 & (m = 1) \\ 0 & (m \neq 1) \end{array} \right. $

と定めることで整数列 $a$ を定めます。$a$ に付随する整数列コイントスゲームにおいて、任意の非負整数 $X$ に対し、$x$ として $X$ を選んだ場合のプレイヤーの獲得点数の期待値は

$\displaystyle \displaystyle \sum_{m = 0}^{X} (\textrm{表が} m \textrm{個出る確率}) \times a_m = \frac{X}{2^X} \times a_1 = 2^{-X} X = 2^{-X} X^N $

となります。従ってこの整数列 $a$ に対する $a_M = a_1$ の値である $1$ は正解の $1$ つです。

サンプル2
入力
2
1
出力
1

各非負整数 $m$ に対し

$\displaystyle a_m := \left\{ \begin{array}{ll} 2 & (m = 2) \\ 1 & (m = 1) \\ 0 & (m \neq 1,2) \end{array} \right. $

と定めることで整数列 $a$ を定めます。$a$ に付随する整数列コイントスゲームにおいて、任意の非負整数 $X$ に対し、$x$ として $X$ を選んだ場合のプレイヤーの獲得点数の期待値は

$\displaystyle \begin{array}{rcl} \displaystyle \sum_{m = 0}^{X} (\textrm{表が} m \textrm{個出る確率}) \times a_m &\displaystyle = &\displaystyle \frac{X(X-1)}{2^{X+1}} \times a_2 + \frac{X}{2^X} \times a_1 \\ &\displaystyle = &\displaystyle \frac{X(X-1)}{2^X} + \frac{X}{2^X} \\ &\displaystyle = &\displaystyle 2^{-X} X^2 \\ &\displaystyle = &\displaystyle 2^{-X} X^N \end{array} $

となります。従ってこの整数列 $a$ に対する $a_M = a_1$ の値である $1$ は正解の $1$ つです。

サンプル3
入力
3
1
出力
1

各非負整数 $m$ に対し

$\displaystyle a_m := \left\{ \begin{array}{ll} 6 & (m = 3) \\ 6 & (m = 2) \\ 1 & (m = 1) \\ 0 & (m \neq 1,2,3) \end{array} \right. $

と定めることで整数列 $a$ を定めます。$a$ に付随する整数列コイントスゲームにおいて、任意の非負整数 $X$ に対し、$x$ として $X$ を選んだ場合のプレイヤーの獲得点数の期待値は

$\displaystyle \begin{array}{rcl} \displaystyle \sum_{m = 0}^{X} (\textrm{表が} m \textrm{個出る場合の確率}) \times a_m &\displaystyle = &\displaystyle \frac{X(X-1)(X-2)}{2^{X+1} \times 3} \times a_3 + \frac{X(X-1)}{2^{X+1}} \times a_2 + \frac{X}{2^X} \times a_1 \\ &\displaystyle = &\displaystyle \frac{X(X-1)(X-2)}{2^X} + \frac{3X(X-1)}{2^X} + \frac{X}{2^X} \\ &\displaystyle = &\displaystyle 2^{-X} X^3 \\ &\displaystyle = &\displaystyle 2^{-X} X^N \end{array} $

となります。従ってこの整数列 $a$ に対する $a_M = a_1$ の値である $1$ は正解の $1$ つです。

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