P17357 [ECNA 2024] Brownian Bears
题目描述
Ursula Major 博士是享誉国际的熊类研究专家,尤其擅长研究棕熊——在北美许多地区也称灰熊。她最著名的成就是发现了一种极其罕见的棕熊亚种:“布朗运动熊”(Brownian bear)。这种熊的觅食行为似乎由规律性与随机性的一种奇妙混合所支配。
目前,Major 博士正在研究一对生活在东西走向狭长地带上的布朗运动熊。这片领地上有 $n$ 个等间距地点可供熊采摘浆果,Major 博士从西向东将它们编号为 $1,2,\ldots,n$。
每天早晨,每只熊都会在 $n$ 个地点之一醒来,并随机选择向东或向西移动到相邻地点。令人惊讶的是,它向任一方向移动的概率都恰好是 $50\%$。Major 博士目前的理论是,这源自熊大脑中的某种量子力学现象。
如果一只熊早晨位于端点地点 $1$ 或 $n$,它会以相等概率选择移动到唯一的相邻地点,或者留在原地。作出选择后,熊会在选中的地点觅食一整天,并在那里过夜。第二天早晨,这一过程重新开始。
Major 博士特别关注两只熊共同觅食——即位于同一地点——的日子,因此计划观察它们一段时间,最长可能达到一个月,或者持续到经费用尽。第一个观察日开始时,两只熊在不同地点醒来。请计算在整个实验期间,它们至少有一天会共同觅食的概率。
注意,两只熊可以擦肩而过而不共同觅食。例如,某天开始时两只熊分别位于地点 $4$ 和 $5$;若前者向东、后者向西移动,它们只是在早晨相互经过,之后不会在同一地点觅食。
输入格式
输入一行,包含四个整数 $n,x,y,d$。其中 $2\le n\le 100$ 表示地点数量;$1\le x,y\le n$ 且 $x\ne y$,表示第一个观察日开始时两只熊所在地点;$1\le d\le 31$ 表示观察天数。
输出格式
输出两只熊在 $d$ 个观察日中至少有一天共同觅食的概率。将概率表示为最简分数 $a/b$,其中 $a$ 为非负整数,$b$ 为正整数。格式参见样例。