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#13262. [CSP-J 2023] 一元二次方程

统计

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。
      1. 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 $x$。

      1. 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 $q _ 2 > 0$;
      2. $r$ 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:

    1. 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 +
    2. 否则跳过这一步输出;

    随后:

    1. 若 $q _ 2 = 1$,则输出 sqrt({r})
    2. 否则若 $q _ 2$ 为整数,则输出 {q2}*sqrt({r})
    3. 否则若 $q _ 3 = \frac 1{q _ 2}$ 为整数,则输出 sqrt({r})/{q3}
    4. 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

输入格式

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 $a, b, c$。

输出格式

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

输入输出样例 #1

输入 #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

输出 #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

说明/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
$1$ $1$
$2$ $20$
$3$ $10 ^ 3$
$4$ $10 ^ 3$
$5$ $10 ^ 3$
$6$ $10 ^ 3$
$7, 8$ $10 ^ 3$
$9, 10$ $10 ^ 3$

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。