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简要题意:
在长度为 (l) 的数轴上均匀随机 (n) 个区间,求被至少 (k) 个区间覆盖的长度期望。
这个描述已经足够形式化了,下面直接开始推导。
设 P_x 为每个点合法的概率,二项式反演有:
$$P_x=sum_{i=k}^nbinom{n}{i}(2x(1-x))^i(1-2x(1-x))^{n-i}$$
枚举 (k),则
$$answer =int_0^1sum_{i=k}^nbinom{n}{i}(2x(1-x))^i(1-2x(1-x))^{n-i}dx$$
提出组合数,交换求和顺序,得到
$$answer =sum_{i=k}^nbinom{n}{i}sum_{j=0}^{n-i}(-1)^jbinom{n-i}{j}2^{i+j}int_0^1x^{i+j}(1-x)^{i+j}dx$$
接着我们发现后面是一个 (text{Beta}) 积分,代入定义:
$$answer =sum_{i=k}^nbinom{n}{i}sum_{j=0}^{n-i}(-1)^jbinom{n-i}{j}2^{i+j} text{B}(i+j+1,i+j+1)$$
展开二项式系数,转化为差卷积形式,结合 (text{NTT}) 可以做到 (O(n LOG n))。
Elegia 教导我,fix 一下 (i,j),我们考虑组合恒等式:
$$sum_{j=0}^{i-k}(-1)^jbinom{i}{j}=(-1)^{i-k}binom{i-1}{i-k}$$枚举 (i + j),此时瓶颈变为了二项式系数求和,代入并交换求和顺序得到:
$$answer=sum_{i=k}^n(-1)^{i-k}binom{i-1}{i-k}binom{n}{i}2^iB(i+1,i+1)$$
至此,我们以 (O(n)) 的@R_689_1304@解决了这个问题。
Upd:上文的组合恒等式可以视作平行求和的逆过程,至于有什么组合意义还待讨论
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