ABC224-G - Roll or Increment(人类智慧,数学)

题意

一个$N$个面的骰子,开始的值是$S$,现在希望到$T$,你可以做两种操作,操作可以任意顺序,任意次:

1.花费$A$:将$S$加$1$,但要注意$S$等于$N$时不可以进行该操作。

2.花费$B$:随机投掷骰子一次,等概率出现$1-N$之间的数。

寻求一种$S$到$T$期望花费最小的策略,输出最小期望。

范围

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思路

​ 首先思考,如果一个骰子做了操作1在做操作2,这是十分奇怪的,因为既然要做操作2,何必做操作1呢,先做的操作1不会对操作2有任何影响。因此得出第一个结论:先做操作2,再做操作1(也可以不做操作2直接做操作1,总之不能做完操作1再做操作2)。

​ 那么掷到多大才可以做操作1呢?不妨设为$X$, 那么投掷到目标区间$[T-X+1,T]$的时候就可以直接进行操作1,直到T,要么就一直进行操作2。因此期望就是: 投掷到目标区间花费的期望$E_1$+从目标区间到T的期望$E_2$。

​ 首先考虑$E_2=(X-1)*A/2$,这个计算就是一个线性期望计算。

​ 然后重点考虑$E_2$的计算,设第$i$次才投到目标区间的概率为$p_i$, 则:

然后就是高中数列知识错位相减得到结果即可,答案是$BN/2$。

所以期望就是: $BN/2 + (X-1)A/2$,利用均值不等式:$BN/2 + (X-1)A/2>=\sqrt{ABN/2}-N/2$即可。