首页 > 其他分享 >省选集训—线性代数

省选集训—线性代数

时间:2025-01-03 22:22:24浏览次数:1  
标签:选出 省选 矩阵 线性代数 注意 引理 集训 向量 行列式

目录

我怎么这么渺小啊

link1

A BZOJ2396

判断矩阵乘法 \(AB=C\) 时,一个正确率极高的方法(基于Schwartz–Zippel引理):建立一个向量 \(v\),判断 \(ABv\) 是否等于 \(Cv\),那么可以当成 \(A(Bv)\) 计算。

B LOJ3409

很厉害的问题。

Task1:注意到 \(\varphi(3)=2\),也就是说 \(x^2\equiv 1\pmod 3\),那么我们的想法就是让合法的选择方案权值为 \(1\),非法的为零,那么会下意识构造平方。

详细地,我们将所有向量看作列向量并堆叠为一个矩阵 \(A\),那么 \(|AA^T|\) 即为所求。

考虑所有的选择方案 \({n\choose m}\),答案即为 \(\sum |A_{[m]}||A^T_{[m]}|=|AA^T|\)。不满秩就是零,满秩由于平方就是 1。

Task2:注意到只关注答案奇偶性。

首先考虑选出一个满秩的子式,然后再判断这些子式是否取遍所有颜色,这两个都可以使用行列式判断。

也即构造矩阵 \(C_{i,j}=[col_i=j]\),那么答案就是 \(\sum |A_{[m]}||C_{[m]}|=|AC|\)

C NOI2021 路径交点

唐题。首先注意到路径交点就是逆序对个数,其次注意到需要求带符号和,因此我们通过简单 dp 处理出 LGV 引理的 \(M\) 矩阵,求其行列式即可。

D ABC216H

注意到如果可以枚举终点位置,那么也是一个显然的 LGV。

注意到萝卜(robot)很少,且移动方式单调(定起点终点,那就是组合数),因此考虑使用 dp 计算每个 LGV 的局面和。

先拿出 \(2^{nk}\),然后便可以设计状压 \(f_{S,i}\) 为当前已经处理了终点在 \([1,i]\) 的所有萝卜,已经放了 \(S\) 的萝布进去,简单讨论下逆序对转移即可。

E [PA 2021]Fiolki 2

给定 DAG,以 \([1,k]\) 为起点,对于每个 \(x:0\to k\),求出有多少个区间 \([l,r]\),所有终点在这里面,选出的点不相交路径个数最多为 \(x\)。

注意到 \(k\) 很小,且使用 LGV 引理表达后,本质上是计算选出的不相交路径个数,等价于选出一个最大的线性无关方阵,也就等价于选出最大线性无关向量组,也就是矩阵的秩。

可以先使用 DP 求出 LGV 最终的矩阵 \(M\),我们相当于是只能取其若干的连续的列。

这很简单,固定 \(r\),所有的 \(l\) 被分为不超过 \(k\) 段,使用时间标记的线性基可以轻松维护并暴力统计答案。

F 摆

先咕,觉得很麻烦

G 仙人掌

注意到这个排列 \(p\) 里的置换环,要么是二元环(对应仙人掌一条边),要么是一整个环,对应仙人掌上的一个环。

然后考虑逆序对奇偶性等价于 \(\sum sz_i-1\) 的奇偶性,那么也就是奇正偶负,同时 \(sz\ge 3\) 的环存在顺逆时针两种遍历方式,因此对方案数整体贡献是 \(2\)。

也就是一个置换环组成的图,对应的排列的权值之和是:\(2^{\sum [sz_i\ge 3]}(-1)^{\sum sz_i-1}\)

因此可以在圆方树上 DP 了,不妨设 \(f_{u,0/1}\) 表示这个点(方点为其圆方树上的父亲)是否已经在子树内使用了。

对于圆点,简单合并,对于方点,简单讨论是否取,以及取的话顺逆时针的问题,以及整个环全部取的情况即可。

H C

注意到我们可以根据判断积和式是否为零判断是否有方案的 and 和 and \(k\) 为 \(k\),但是这是一个补集的关系,并不充分。

考虑随机赋权,并对于每个 \(k\) 只加入 \(k\) 为边权子集的边,求行列式,并使用高维差分去掉这个补集关系。

由于操作始终只是简单的加减操作,最终本质上每个 \(k\) 得到的是一个 \(m\) 元多项式表达方案,根据 Schwartz–Zippel引理 正确率极高。

(事实上还有一种理解是将高维差分的过程直接带进行列式计算)

I huawei

先咕了,虽然感觉这个题应该可以做。

link2

A JSOI2010巨额奖金

最小生成树计数,按照最小生成树的流程,在加入边权相同的边时全部拿出来,对于加入完所有边后在同一个连通块的边再拿出来,单独缩点(重标号)后跑矩阵树定理即可

B 「THUPC 2019」找树

首先最优性线性代数方面除了秩不存在,因此考虑计数

注意到FWT的实质,我们可以在对当前这个二进制位做FWT时直接运用相应的运算规则,这是因为每一位独立,最后IFWT回来。

然后考虑应用矩阵树定理,但是我们并不知道如何维护一个集合幂级数的加减消元,但是注意到FWT后每一位独立,因此对每一位单独求行列式作为最终的值,将这个值组成的序列做 IFWT 就是答案了。

C 「联合省选 2020 A」作业题

首先 \(\gcd\) 比较迷,我们可以使用容斥的操作(莫比乌斯反演和从大到小容斥都可以),考虑只求出 \(f_d=\gcd|d\) 时所有生成树的边权和。

注意到矩阵树定理的带权形式求的是生成树边权乘积的和,这与该问题不同,但是有套路:我们在矩阵里每个元素作为函数 \(ax+b\pmod {x^2}\),那么这个函数的加减,逆元,消元都是可以做的,我们最终只关心一次项系数,提取即可。

需要注意当一列 \(b\) 都是零时只对 \(a\) 消,不能求逆。

D 重建

首先将概率为一的单独处理并将连通块缩点,然后就变成了生成树计数,然后一个方案的权值是选出的边的选出概率乘上未选出的边的未选出概率,我们不妨最后乘上所有边的未选出概率,并将边权设为选出概率除以未选出概率,这样做矩阵树即可。

E 「PA 2022」Drzewa rozpinające

需要知道矩阵行列式引理。

考虑矩阵树定理 \(|D-G|\),其中 \(D\) 是容易求的,但是 \(G\) 并不容易。

注意到我们可以不用管 \(i\neq j\) 的限制,因为会减掉。

而我们知道 \(\gcd(a_i,a_j)=\sum_{d|a_i,d|a_j}\varphi(d)\)

那么 \(G\) 可以写作两个矩阵的积:

\(G=UV\),其中 \(U_{i,j}=[j|a_i]\varphi(j),V_{i,j}=[i|a_j]\)

那么根据矩阵行列式引理,设 \(m\) 为值域,有 \(|D-G|=|D||I_{m}+VD^{-1}U|\)

注意到 \(|D|\) 容易求出,而 \(I_m+VD^{-1}U\),写出其具体系数,显然若其 \((i,j)\) 有值需要满足 \(lcm(i,j)\le m\),因此矩阵相当稀松,尤其是自下往上。

那么我们自下往上消元,只遍历有值的位置即可通过。复杂度玄学。

F 破烂森林

根据矩阵树定理的组合证明,以及本题基环树的特殊情境(\(n\) 条边),考虑容斥方案时,容斥系数只需要设为偶环个数奇偶性,而这恰好就是逆序对奇偶性,因此答案就是 \(|D_{out}+G|\)

G

有些麻烦,先咕着

H SNCPC2024 最大流

首先边转点,又变成了 LGV 的经典形式。

考虑答案对 \(k\) 取 \(\min\),我们对于每个点维护 \(k\) 维空间的线性基,只需要求线性基的大小即可。

朴素地是将所有出边和入边作为起终点,并给每条边随机赋权然后算权值算矩阵秩。

注意到随机的性质,随机的随机组合还是随机,因此将 \(1\) 的邻接点作为起点,并给其一个随机的向量,接着考虑转移。

我们以 \(u\) 的所有入边为终点,这个入边的向量如何表示?它可以表示为另一个端点的向量的线性组合(只能有一个,因为边不交)。我们将其线性基里的向量随机线性组合并插入到 \(u\) 的线性基中即可。

最终每个点的线性基大小即为答案。

正确率基于Schwartz–Zippel引理。

标签:选出,省选,矩阵,线性代数,注意,引理,集训,向量,行列式
From: https://www.cnblogs.com/spdarkle/p/18651033

相关文章

  • 『联合省选2025集训』『矩阵树定理,LGV引理,行列式』 Day8 略解
    前言许多人所谓的成熟,不过是被习俗磨去了棱角,变得世故而实际了。这两天的线性代数属实是要给我创破防了。拼尽全力战胜基础题目之后,难的题目偏的偏怪的怪,还有一堆不会的数学知识点,我还是摆烂了吧。先稍做一下总结。以及,我突然意识到总结的效率问题,或许我真的应该减少每道题......
  • 线性代数入门
    目录线性代数入门常识向量线性组合与张成空间线性相关基矩阵求逆高斯消元线性基随机化检验方法Schwartz–Zippel引理行列式积和式行列式的多种求法一、定义式二、高斯消元法三、余子式&Laplace展开四、Cauchy-Binet公式五、分块矩阵法组合意义应用伴随矩阵LGV引理矩阵\(M\)的......
  • 去**的线性代数
    粘一段oi-wiki上对线代的描述:线性代数源于人们的观察。人们发现,很多对象都拥有相似的性质,比如:力可以被分解、合成。对于任意的\(k,x_0,k\sin(x-x_0)\)可以分解成\(k_1\sinx+k_2\cosx\)。这些性质与所描述对象的缩放、分解、叠加等有关。线性代数把这些性质......
  • 去**的线性代数
    粘一段oi-wiki上对线代的描述:线性代数源于人们的观察。人们发现,很多对象都拥有相似的性质,比如:力可以被分解、合成。对于任意的\(k,x_0,k\sin(x-x_0)\)可以分解成\(k_1\sinx+k_2\cosx\)。这些性质与所描述对象的缩放、分解、叠加等有关。线性代数把这些性质......
  • 线性代数听课笔记
    基本定义线性空间线性相关、线性无关基矩阵的秩像空间与核空间(im,ker)线性代数基本定理高斯消元初等行变换相当于左乘一个特殊矩阵。求逆:对\((A|I)\)跑高斯-约旦,即可拿到\((I|A^{-1})\)。PLU分解:初等行变换里,『一行加到零一行』、『一行乘k』都可以表示为下三......
  • 2025 多校冲刺省选模拟赛 1
    2025多校冲刺省选模拟赛1切割蛋糕(cake)签到题本质上是求\(a\)序列最小满足所有前缀平均值均大于全局平均值的循环位移,由Raney引理启发,找到斜率\(\dfrac{s}{n}\)所经过截距最小的点,易知没有无解情况。时间复杂度\(O(n)\)。游乐园(park)可反悔贪心考虑答案小于等于\(k......
  • 线性代数5.矩阵的行列式-相关性质
    5.矩阵的行列式-相关性质若存在行列式:\[|A|=\begin{vmatrix}a_{11}&a_{12}&a_{13}&...&a_{1n}\\a_{21}&a_{22}&a_{23}&...&a_{2n}\\a_{31}&a_{32}&a_{33}&...&a_{3n}\\&&......\\a_{n1}&......
  • 「湖北省选模拟 2023」山路长环 / ring
    分析博弈论还是比较有意思的。首先考虑,一个段区间内部边权都为正,左右两端边权为\(0\),那么从一个位置一个方向走到\(0\)需要奇数步的话一定是先手必胜的,就直接往对应方向走并且把边清空即可,后手也必定只能往这个方向再走一步。如果两边都需要偶数步的话,先手必败,因为走不动/走一......
  • 完全主观的经验分享——2025年集训队考研分析
    25灵动考研分析本文中,以11代指数学一英语一,22代指数学二英语二,以408代指统考的计算机基础综合。目录25灵动考研分析考情分析备考进度分析数一备考试卷分析如何复习套卷分析考察重点408备考政治备考英一备考心态调整QA考情分析在本年考研中,5人考22自命题,1人考22408,1人考11408。......
  • 2024-2025 集训队互测 Round 13 - 线段树与区间加
    前言:张定江的题,但是在讲课里面拉的,放在一堆答辩里面。这个题虽然是答辩,但是是有价值的。题面有一百个锅。不过不影响做题就是了。我们可以发现\(a_i=\sum\limits_{x\in\text{Subtree}(i)}lz_x\cdotlen_x\),故我们可以直接把\(v_a\)以特定方法加到\(v_b\)上,然后问题变成求......