第32978题 程序题
[CSP-J 2023] 一元二次方程

题目背景

众所周知,对一元二次方程 $ax ^ 2 + bx + c = 0, (a \neq 0)$,可以用以下方式求实数解:

  • 计算 $\Delta = b ^ 2 - 4ac$,则:
  1. 若 $\Delta < 0$,则该一元二次方程无实数解。
  2. 否则 $\Delta \geq 0$,此时该一元二次方程有两个实数解 $x _ {1, 2} = \frac{-b \pm \sqrt \Delta}{2a}$。 例如:
  • $x ^ 2 + x + 1 = 0$ 无实数解,因为 $\Delta = 1 ^ 2 - 4 \times 1 \times 1 = -3 < 0$。
  • $x ^ 2 - 2x + 1 = 0$ 有两相等实数解 $x _ {1, 2} = 1$。
  • $x ^ 2 - 3x + 2 = 0$ 有两互异实数解 $x 1 = 1, x 2 = 2$。 在题面描述中 $a$ 和 $b$ 的最大公因数使用 $\gcd(a, b)$ 表示。例如 $12$ 和 $18$ 的最大公因数是 $6$,即 $\gcd(12, 18) = 6$。

    题目描述

    现在给定一个一元二次方程的系数 $a, b, c$,其中$a, b, c$ 均为整数且 $a \neq 0$。你需要判断一元二次方程 $a x ^ 2 + bx + c = 0$ 是否有实数解,并按要求的格式输出。 在本题中输出有理数 $v$ 时须遵循以下规则:

  • 由有理数的定义,存在唯一的两个整数 $p$ 和 $q$,满足 $q > 0$,$\gcd(p, q) = 1$ 且 $v = \frac pq$。
  • 若 $q = 1$,则输出 ${p}$,否则输出 ${p}/${q},其中 ${n}$ 代表整数 $n$ 的值;
  • 例如:
    • 当 $v = -0.5$ 时,$p$ 和 $q$ 的值分别为 $-1$ 和 $2$,则应输出 $-1/2$;
    • 当 $v = 0$ 时,$p$ 和 $q$ 的值分别为 $0$ 和 $1$,则应输出 $0$。 对于方程的求解,分两种情况讨论:
  1. 若 $\Delta = b ^ 2 - 4ac < 0$,则表明方程无实数解,此时你应当输出 $NO$;
  2. 否则 $\Delta \geq 0$,此时方程有两解(可能相等),记其中较大者为 $x$,则:
    1. 若 $x$ 为有理数,则按有理数的格式输出 $x$。
    2. 否则根据上文公式,$x$ 可以被唯一表示为 $x = q 1 + q 2 \sqrt r$ 的形式,其中:
      • $q 1, q 2$ 为有理数,且 $q _ 2 > 0$;
      • $r$ 为正整数且 $r > 1$,且不存在正整数 $d > 1$ 使 $d ^ 2 \mid r$(即 $r$ 不应是 $d ^ 2$ 的倍数); 此时:
    3. 若 $q 1 \neq 0$,则按有理数的格式输出 $q 1$,并再输出一个加号 $+$;
    4. 否则跳过这一步输出; 随后:
    5. 若 $q _ 2 = 1$,则输出 $sqrt({r})$;
    6. 否则若 $q _ 2$ 为整数,则输出 ${q2}*sqrt({r})$;
    7. 否则若 $q 3 = \frac 1{q 2}$ 为整数,则输出 $sqrt({r})/{q3}$;
    8. 否则可以证明存在唯一整数 $c, d$ 满足 $c, d > 1, \gcd(c, d) = 1$ 且 $q _ 2 = \frac cd$,此时输出${c}*sqrt({r})/{d}$; 上述表示中 ${n}$ 代表整数 ${n}$ 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 $NO$。

      输入描述

      输入的第一行包含两个正整数 $T, M$,分别表示方程数和系数的绝对值上限。 接下来 $T$ 行,每行包含三个整数 $a, b, c$。

      输出描述

      输出 $T$ 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

      输入样例

      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

      输出样例

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

      提示

      数据范围

      对于所有数据有:$1 \leq T \leq 5000$,$1 \leq M \leq 10 ^ 3$,$|a|,|b|,|c| \leq M$,$a \neq 0$。 | 测试点编号 | $M \leq$ | 特殊性质 A | 特殊性质 B | 特殊性质 C | | :-: | :-: | :-: | :-:| :-:| | $1$ | $1$ | 是 | 是 | 是 | | $2$ | $20$ | 否 | 否 | 否 | | $3$ | $10 ^ 3$ | 是 | 否 | 是 | | $4$ | $10 ^ 3$ | 是 | 否 | 否 | | $5$ | $10 ^ 3$ | 否 | 是 | 是 | | $6$ | $10 ^ 3$ | 否 | 是 | 否 | | $7, 8$ | $10 ^ 3$ | 否 | 否 | 是 | | $9, 10$ | $10 ^ 3$ | 否 | 否 | 否 | 其中:

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