AT_xmascon23_b Beautiful Rotation

题目描述

给定整数 $A,B,C,D,E,F,G,H,I$。三维直角坐标系中的平行六面体 $P$(其内部与边界所有点的集合),以如下 $8$ 个点为顶点: - $(0, 0, 0)$ - $(A, B, C)$ - $(D, E, F)$ - $(A+D, B+E, C+F)$ - $(G, H, I)$ - $(A+G, B+H, C+I)$ - $(D+G, E+H, F+I)$ - $(A+D+G, B+E+H, C+F+I)$ 求将 $P$ 随机旋转后,其“高度”的期望值。 “随机旋转”指如下步骤: 1. 在单位球面上按面积从均匀分布中选择一点 $u$。 2. 设 $v = (1,0,0) \times u$(叉乘)。由于 $v = (0,0,0)$ 的概率为 $0$,故可不考虑这种情况。 3. 以原点和 $v$ 所连直线为旋转轴,将点 $(1,0,0)$ 旋转至 $u$。 4. 以原点和 $u$ 所连直线为旋转轴,再随机旋转 $[0, 2\pi)$ 之间的角度。 点集 $Q$ 的“高度”定义为 $Z = \{z \mid \exists x, \exists y,\,(x,y,z) \in Q\}$ 时,$\max(Z) - \min(Z)$。

输入格式

输入为一行,包含如下 $9$ 个整数: > $A \quad B \quad C \quad D \quad E \quad F \quad G \quad H \quad I$

输出格式

输出旋转后的平行六面体高度的期望值(小数)。只要你的答案与正确答案的绝对误差或相对误差不超过 $10^{-9}$,即可接受。

说明/提示

### 样例解释 1 若各边长均为 $1$ 的立方体随机旋转时,“高度”的期望值是 $1.5$。 ### 数据范围 - $-10^3 \le A,B,C,D,E,F,G,H,I \le 10^3$。 - $\det \begin{bmatrix} A & B & C \\ D & E & F \\ G & H & I \end{bmatrix} \ne 0$。 由 ChatGPT 5 翻译