#CSPJ2023C. [CSP-J 2023] 一元二次方程(uqe)

[CSP-J 2023] 一元二次方程(uqe)

【题目背景】

众所周知,对一元二次方程 ax2+bx+c=0,(a0)ax^2 + bx + c = 0, (a \ne0),可以用下述方式求实数解:

  • 计算 =b24ac∆ = b^2 − 4ac,则:

    1. <0∆ < 0,则该一元二次方程无实数解;
    2. 否则 0∆ ≥ 0,此时该一元二次方程有两个实数解 x1,2=b±2ax_{1,2} = \frac{−b±\sqrt{∆}}{2a}
    • 其中, \sqrt{∆} 表示 的算术平方根,即使得 s2=s^2 = ∆ 的唯一非负实数 s。
    • 特别的,当 =0∆ = 0 时,这两个实数解相等;当 >0∆ > 0 时,这两个实数解互异。

例如:

  • x2+x+1=0x^2+x+1=0 无实数解,因为 =124×1×1=3<0∆=12 −4×1×1=−3<0
  • x22x+1=0x^2−2x+1=0 有两相等实数解 x1,2=1x_{1,2} =1
  • x23x+2=0x^2−3x+2=0 有两互异实数解 x1=1,x2=2x_1=1, x_2=2

在题面描述中 aabb 的最大公因数使用 gcd(a,b)gcd(a, b) 表示。例如 12121818 的最大公因数是 66,即 gcd(12,18)=6gcd(12, 18) = 6

【题目描述】

现在给定一个一元二次方程的系数 a,b,ca, b, c,其中 a,b,ca, b, c 均为整数且 a0a \ne 0。你需要判断一元二次方程 ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0 是否有实数解,并按要求的格式输出。

在本题中输出有理数 vv 时须遵循以下规则:

  • 由有理数的定义,存在唯一的两个整数 ppqq,满足 q>0gcd(p,q)=1q > 0,gcd(p,q) = 1v=pqv = \frac{p}{q}
  • q=1q = 1,则输出 {p};否则输出 {p}/{q}; 其中 {n} 代表整数 nn 的值;
  • 例如:
    • v=0.5v=−0.5 时,ppqq的值分别为1−122,则应输出 ‐1/2
    • v=0v=0时,ppqq的值分别为0011,则应输出 0

对于方程的求解,分两种情况讨论:

  1. =b24ac<0∆ = b^2 − 4ac < 0,则表明方程无实数解,此时你应当输出 NO
  2. 否则 0∆ ≥ 0,此时方程有两解(可能相等),记其中较大者xx,则: (1). 若 xx 为有理数,则按有理数的格式输出 xx。 (2). 否则根据上文公式,xx 可以被唯一表示为 x=q1+q2rx = q_1 + q_2\sqrt{r}的形式,其中:
    • q1,q2q_1,q_2 为有理数,且q2>0q_2 >0
    • rr为正整数且r>1r>1,且不存在正整数d>1d>1使d2rd^2|r(即rr不应是d2d^2的倍数);

此时:

  1. q10q_1 \ne 0,则按照有理数的格式输出 q1q_1,并再输出一个加号 +
  2. 否则跳过这一步输出; 随后:
  3. q2=1q_2 = 1,则输出 sqrt({r})
  4. 否则若 q2q_2 为整数,则输出 {q_2}*sqrt({r})
  5. 否则若 q3=1q2q_3 = \frac{1}{q_2} 为整数,则输出 sqrt({r})/{q3}
  6. 否则可以证明存在唯一整数 c,dc,d 满足 c,d>1,gcd(c,d)=1c,d > 1,gcd(c,d) = 1q2=cdq_2 = \frac{c}{d},此时输出 {c}*sqrt({r})/{d}

上述表示中 {n} 代表整数 nn 的值,详见样例。 如果方程有实数解,则按要求的格式输出两个实数解中的较大者。否则若方程没有实数解,则输出 NO

【输入格式】

输入的第一行包含两个正整数 T,MT,M,分别表示方程数和系数绝对值的上界;

接下来 TT 行,每行包含三个整数 a,b,ca, b, c

【输出格式】

输出 TT 行,每行包含一个字符串,表示对应询问的答案,格式如题面所述。

每行输出的字符串中间不应包含任何空格

【样例1】

9 1000
1 ‐1 0
‐1 ‐1 ‐1
1 ‐2 1
1 5 4
4 4 1
1 0 ‐432
1 ‐3 1
2 ‐4 1
1 7 1
1
NO
1
‐1
‐1/2
12*sqrt(3)
3/2+sqrt(5)/2
1+sqrt(2)/2
‐7/2+3*sqrt(5)/2

【数据范围】

对于所有测试数据有:$1 ≤ T ≤ 5000,1 ≤ M ≤ 10^3,|a|, |b|, |c| ≤ M,a \ne 0$。

测试点编号 MM≤ 特殊性质A 特殊性质B 特殊性质C
1 11
2 2020
3 10310^3
4
5
6
7,8
9,10

其中:

  • 特殊性质A:保证b=0b=0
  • 特殊性质B:保证c=0c=0
  • 特殊性质C:如果方程有解,那么方程的两个解都是整数。