#3379. 一元二次方程求解

一元二次方程求解

一元二次方程求解

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 ≠ 0),可以用下述方式求实数解:

  • 计算 Δ=b24ac\Delta = b^2 - 4ac,则:

    1. Δ<0\Delta < 0,则该一元二次方程无实数解;
    2. 否则 Δ0\Delta ≥ 0,此时该一元二次方程有两个实数解 x1,2=b±Δ2ax_{1,2} = \frac{-b ± \sqrt{\Delta}}{2a}
  • 其中,Δ\sqrt{\Delta} 表示 Δ\Delta 的算术平方根,即使得 s2=Δs^2 = \Delta 的唯一非负实数 ss

  • 特别的,当 Δ=0\Delta = 0 时,这两个实数解相等;当 Δ>0\Delta > 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 Δ=124×1×1=3<0\Delta = 1^2 - 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 12 和 18 的最大公因数是 6,即 gcd(12,18)=6\gcd(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 ≠ 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>0q > 0gcd(p,q)=1\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. Δ=b24ac<0\Delta = b^2 - 4ac < 0,则表明方程无实数解,此时你应当输出 NO

  2. 否则 Δ0\Delta ≥ 0,此时方程有两解(可能相等),记其中较大者为 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 \mid r(即 rr 不应是 d2d^2 的倍数);

    此时:

    • q10q_1 ≠ 0,则按照有理数的格式输出 q1q_1,并再输出一个加号 +
    • 否则跳过这一步输出;

    随后:

    • q2=1q_2 = 1,则输出 sqrt({r})
    • 否则若 q2q_2 为整数,则输出 {q2}*sqrt({r})
    • 否则若 1q2\frac{1}{q_2} 为整数,则输出 sqrt({r})/{q3}
    • 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

从文件 uqe.in 中读入数据。

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

输出到文件 uqe.out 中。

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 输入

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

样例 1 输出

1
NO
1
-1
-1/2
12*sqrt(3)
3/2+sqrt(5)/2
1+sqrt(2)/2
-7/2+3*sqrt(5)/2

样例 2

见选手目录下的 uqe/uqe2.inuqe/uqe2.ans

数据范围

对于所有测试数据有:1T50001 ≤ T ≤ 50001M1031 ≤ M ≤ 10^3a,b,cM|a|, |b|, |c| ≤ Ma0a ≠ 0

测试点编号 MM ≤ 特殊性质 A 特殊性质 B 特殊性质 C
1
2 20
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。