#P3849. [TJOI2007] 足彩投注

[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 2×3=62\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 nn 场比赛的结果,每场比赛的胜负平都有一个概率 p(i,r)p(i, r) 。其中,ii 表示第 ii 场比赛。r{0,1,2}r\in \{0,1,2\},分别表示主队比赛结果的负、平、胜。p(i,r)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)q(i, r),表示第 ii 场比赛,投注购买结果为 rr 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)=0.5q(1,0) = 0.5,我们可以知道第一场比赛有 50%50\% 的投注会买主队输球。我们假设这 nn 场比赛互不相关,即 p(i,r)p(i, r) 的结果不会受 p(j,r)p(j, r’) 的影响,q(i,r)q(i, r) 的结果也不会受 q(j,r)q(j, r’) 的影响(rrr \ne r’)。

在这个模型里,我们规定,必须猜中全部 nn 场比赛的结果才能获奖。总奖金为 MM,由所有获奖的投注平分。因此,对于一个单式投注 Ri={ri1,ri2,,rin}R_i = \{r_{i1}, r_{i2}, \ldots ,r_{in}\}rijr_{ij} 表示投注 RiR_i对第j场比赛的预测结果,它的中奖概率为:

P(Ri)=j=1np(j,rij)P(R_i)=\prod\limits_{j=1}^np(j,r_{ij})

设投注总数为 NN,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 RiR_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:

MNQ(Ri)P(Ri)\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 RiR_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}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=4k = 4RR 集合所包含的四个元素如下如下:

ri1r_{i1} ri2r_{i2} ri3r_{i3}
R1R_1 0 1 0
R2R_2 1
R3R_3 2 0
R4R_4 1

复式投注R中,只要有一个 RiRi 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 nn 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 UU,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 kUk \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,Un, N, M, U,其中 n,U104,N,M109n, U \le 10^4, N, M \le 10^9

以下 nn 行,每行六个实数。第 i+1i + 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)p(i, 0), p(i, 1), p(i, 2), q(i, 0),q(i, 1),q(i, 2),用来描述第 ii 场比赛的相关信息。其中,p(i,0)+p(i,1)+p(i,2)=1p(i, 0) + p(i, 1) + p(i, 2) = 1,,q(i,0)+q(i,1)+q(i,2)=1q(i, 0) + q(i, 1) + q(i, 2) = 1q(i,j)0 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 33 位小数(四舍五入)。

1 10 10 1
0.3 0.2 0.5 0.7 0.2 0.1
1.609