P14642 【OIMO Round 1】十二宫标志
题目描述
X 喜欢在城市里随机游走,她为自己的游走方式制定了一个规则。
城市可以视作一个二维平面直角坐标系,初始 X 在 $(0,0)$ 位置,面朝的方向均匀随机。
X 会选定一个概率 $p$,并执行以下步骤 $n$ 次:
- 有 $p$ 的概率,她会右转(即顺时针转向)$30\degree$(即 $\frac\pi6$ 弧度);有 $1-p$ 的概率,她不会改变方向。
- 面朝现在的方向前进一个单位长度。
H 想要去找 X,但 X 刚刚结束一次游走,H 并不清楚她的位置。
H 在给 X 发消息前想要知道,X 在结束了一次游走后,与点 $(0,0)$ 间欧氏距离的平方的期望值是多少?
容易证明,答案可以唯一地表示为 $a+b\sqrt 3$ 的形式(其中 $a,b$ 均为有理数)。请你输出 $a,b$ 对 $998244353$ 取模的值。
输入格式
第一行一个正整数 $T$,表示有 $T$ 组数据。
接下来 $T$ 行,每行两个整数 $p',n$。其中 $p' = p\times 10^8$。
输出格式
输出 $T$ 行,每行两个整数 $a,b$ 表示答案。
说明/提示
【样例解释】
对于第一组数据,每步之前有 $1/4$ 的概率转向,所以有:
- $\frac9{16}$ 的概率直行两次,到原点距离的平方为 $4$;
- $\frac3{16}$ 的概率在第一次转向,第二次不转,到原点距离的平方为 $4$;
- $\frac3{16}$ 的概率在第一次不转,第二次转向,到原点距离的平方为 $(2+\sqrt 3)$;
- $\frac1{16}$ 的概率转向两次,到原点距离的平方为 $(2+\sqrt 3)$。
根据以上情况,可以算出期望值为 $\frac72+\frac14\sqrt 3$。
对于第二组数据,答案为:
$$\frac{20196247660583+6251719221244 \sqrt{3}}{152587890625}$$
**本题采用捆绑测试。**
- Subtask 1(10 pts):$1 \le T \le 100$,$1 \le n \le 18$;
- Subtask 2(25 pts):$1\le n \le 100$;
- Subtask 3(25 pts):$p'=5\times 10^7$,$1 \le n \le 10^5$;
- Subtask 4(40 pts):无特殊限制。
对于全部的数据,$1\leq T \leq 10^3$,$0 \leq p' \leq 10^8$,$1 \leq n \leq 10^7$。