P3849 [TJOI2007] 足彩投注
题目背景
了解足球彩票的人可能知道,足球彩票中有一种游戏叫做“胜负彩”,意为猜比赛的胜负。下面是一些与胜负彩有关的术语:
注:**每一**组有效组合数据。
投注:彩民以现金购买足球彩票的行为。
单式投注:彩民对于所有球队的比赛成绩均只选择一种预测结果的投注方式。投注的数量(注数)为1。
复式投注:彩民对于某些场次的比赛成绩选择两种以上的预测结果的投注方式。投注的数量为复式投注的组合数。例如,某彩民对一场比赛预测了两个结果(例如胜平),另一场比赛预测了三个结果(胜负平),其他比赛都只预测了一种结果,那么注数就是 $2\times 3=6$。**这样的一个复式投注,可以看成一个包含六种单式投注的集合。**
胜负彩的玩法一般是这样的。彩票机构指定一轮比赛中的若干场,让彩民去猜每场比赛的结果(胜负平)。根据彩民猜中比赛的场次,来确定中奖的额度
题目描述
我们现在考虑一个简化的模型。对于一轮比赛,彩民需要竞猜其中 $n$ 场比赛的结果,每场比赛的胜负平都有一个概率 $p(i, r)$ 。其中,$i$ 表示第 $i$ 场比赛。$r\in \{0,1,2\}$,分别表示主队比赛结果的负、平、胜。$p(i, r)$ 则表示第i场比赛、结果为r的概率。此外,还有一个概率 $q(i, r)$,表示第 $i$ 场比赛,投注购买结果为 $r$ 的概率,**即总注数中购买该场次某一比赛结果的概率**。
例如,如果 $q(1,0) = 0.5$,我们可以知道第一场比赛有 $50\%$ 的投注会买主队输球。我们假设这 $n$ 场比赛互不相关,即 $p(i, r)$ 的结果不会受 $p(j, r’)$ 的影响,$q(i, r)$ 的结果也不会受 $q(j, r’)$ 的影响($r \ne r’$)。
在这个模型里,我们规定,必须猜中全部 $n$ 场比赛的结果才能获奖。总奖金为 $M$,由所有获奖的投注平分。因此,对于一个单式投注 $R_i = \{r_{i1}, r_{i2}, \ldots ,r_{in}\}$,$r_{ij}$ 表示投注 $R_i$对第j场比赛的预测结果,它的中奖概率为:
$$
P(R_i)=\prod\limits_{j=1}^np(j,r_{ij})
$$
设投注总数为 $N$,那么中奖的投注总数为:
$$
N\cdot Q(R_i)=N\cdot\prod\limits_{j=1}^nq(j,r_{ij})
$$
于是,投注 $R_i$ 所能得到的奖金的期望(平均意义下能够获得的奖金数)就是:
$$
\dfrac{M}{N\cdot Q(R_i)} \cdot P(R_i)
$$
以上考虑的仅仅是单式投注的情况,即仅考虑单注 $R_i$ 的中奖情况。对于复式投注,情况要复杂一些。采用复式投注时,投注的是一个集合 $R = \{R1, R2, …, Rk\}$,其中k是投注的数量。例如,三场比赛,第一场猜“胜负”,第二场猜“平”,第三场猜“负平”,则 $k = 4$,$R$ 集合所包含的四个元素如下如下:
| | $r_{i1}$ | $r_{i2}$ | $r_{i3}$ |
| ----- | -------- | -------- | -------- |
| $R_1$ | 0 | 1 | 0 |
| $R_2$ | 0 | 1 | 1 |
| $R_3$ | 2 | 1 | 0 |
| $R_4$ | 2 | 1 | 1 |
复式投注R中,只要有一个 $Ri$ 猜对所有比赛结果,即可中奖。因此,复式投注R所能获得的奖金的期望就是:
$$
\sum_{R_i\in R}\dfrac{M}{N\cdot Q(R_i)} \cdot P(R_i)
$$
我们的问题是,给定 $n$ 场比赛的信息(胜负平的概率和彩民购买三种结果的概率),以及复式投注中可以购买的最大注数 $U$,要求设计一种复式投注的方案,在不超过最大注数(复式投注的注数 $k \le U$)的前提下,使得获得奖金的期望最大。
输入格式
第一行四个正整数 $n, N, M, U$,其中 $n, U \le 10^4, N, M \le 10^9$。
以下 $n$ 行,每行六个实数。第 $i + 1$ 行的六个实数为 $p(i, 0), p(i, 1), p(i, 2), q(i, 0),q(i, 1),q(i, 2)$,用来描述第 $i$ 场比赛的相关信息。其中,$p(i, 0) + p(i, 1) + p(i, 2) = 1$,,$q(i, 0) + q(i, 1) + q(i, 2) = 1$,$ q(i, j) ≠ 0$。
输出格式
一个实数,表示最大的奖金期望的自然对数。
$$
\ln \left( \operatorname{max}_{\lvert R \rvert \le U}\left\{\sum_{R_i\in R}\dfrac{M}{N\cdot Q(R_i)} \cdot P(R_i)\right\}\right)
$$
输出保留 $3$ 位小数(四舍五入)。