NOIP2017Day1T1-小凯的疑惑

1.小凯的疑惑 
(math.cpp/c/pas) 
【问题描述】  

小凯手中有两种面值的金币,两种面值均为正整数且彼此互素。每种金币小凯都有无数个。在不找零的情况下,仅凭这两种金币,有些物品他是无法准确支付的。现在小凯想知道在无法准确支付的物品中,最贵的价值是多少金币?注意:输入数据保证存在小凯无法准确支付的商品。 

【输入格式】 

输入文件名为math.in。 

输入数据仅一行,包含两个正整数 a 和 b,它们之间用一个空格隔开,表示小凯手中金币的面值。 

【输出格式】 

输出文件名为math.out。 

输出文件仅一行,一个正整数 N,表示不找零的情况下,小凯用手中的金币不能准确支付的最贵的物品的价值。 

【输入输出样例1】 

math.in  

3 7 

math.out 

11

见选手目录下的math/math1.in和math/math1.ans。 

【输入输出样例1说明】 

小凯手中有面值为3和7的金币无数个,在不找零的前提下无法准确支付价值为1、2、4、5、8、11 的物品,其中最贵的物品价值为 11,比 11 贵的物品都能买到,比如:  

12 = 3 * 4 + 7 * 0     

13 = 3 * 2 + 7 * 1     

14 = 3 * 0 + 7 * 2   

15 = 3 * 5 + 7 * 0 

…… 

【输入输出样例2】 

见选手目录下的math/math2.in和math/math2.ans。 

【数据规模与约定】 

对于 30%的数据: 1 ≤ a,b ≤ 50。 

对于 60%的数据: 1 ≤ a,b ≤ 10,000。 

对于 100%的数据:1 ≤ a,b ≤ 1,000,000,000。 

题解:第一眼看到——什么鬼?今年Day1T1贼难!想了10分钟,无解,于是先做第二题。做好第二题再看一遍,模拟了一下样例,又搞了几个小样例,又看了10分钟,突然灵光一闪,发现规律——ans=a*b-a-b。于是十分高兴,用暴力对拍了一下,发现没错,就开开心心地AC了第一题了!代码就五行,发现最重要!(话说似乎这是NOIP第一次出Θ(1)的题吧)

这边给出证明。

定理: 对于正整数p , q满足gcd(p, q) = 1, 我们有px + qy = n 无非负整数解的最大正整数n 为pq - p - q . 证明如下:

我们首先利用反证法, 证明px + qy ≠ pq - p - q : 我们假设存在正整数x 和y 使得px + qy = pq - p - q , 则有

px + qy = pq - p - q

p(x + 1) + q(y + 1) = pq

\because gcd(p, q) = 1,p | q(y + 1)gcd(p,q)=1,pq(y+1)

\therefore p | y + 1py+1

同理,q | x + 1

接着我们令y + 1 = pj , x + 1 = qk . 则有

pqk + qpj = pq

pq(j + k) = pq

注意到x, y 0 , 我们有y+11 且x+11 , 因而j1 且k1 . 因而j+k2 , 因而假设不成立.

得证.

Code:

var a,b:int64;
begin
  readln(a,b);
  writeln((a*b)-a-b);
end.

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