有一个球形空间产生器能够在n维空间中产生一个坚硬的球体。现在,你被困在了这个n维球体中,你只知道球面上n+1个点的坐标,你需要以最快的速度确定这个n维球体的球心坐标,以便于摧毁这个球形空间产生器。
有一个球形空间产生器能够在n维空间中产生一个坚硬的球体。现在,你被困在了这个n维球体中,你只知道球面上n+1个点的坐标,你需要以最快的速度确定这个n维球体的球心坐标,以便于摧毁这个球形空间产生器。
第一行是一个整数,n。接下来的n+1行,每行有n个实数,表示球面上一点的n维坐标。每一个实数精确到小数点后6位,且其绝对值都不超过20000。
有且只有一行,依次给出球心的n维坐标(n个实数),两个实数之间用一个空格隔开。每个实数精确到小数点后3位。数据保证有解。你的答案必须和标准输出一模一样才能够得分。
数据规模:
对于40%的数据,1<=n<=3
对于100%的数据,1<=n<=10
提示:给出两个定义:
1、 球心:到球面上任意一点距离都相等的点。
2、 距离:设两个n为空间上的点A, B的坐标为(a1, a2, …, an), (b1, b2, …, bn),则AB的距离定义为:dist = sqrt( (a1-b1)^2 + (a2-b2)^2 + … + (an-bn)^2 )
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首先我们考虑一下,假设我们设这个球心的坐标是(t1,t2,t3,...,tn),那么我们可以得到每个点到球心的距离L。假设输入数据的第i行第j个数用a[i,j]表示,那么对于任意的0<i<n+2有:
L=∑{(a[i,j]-t[i])^2}
我们将每个平方式拆开,并且各式同时减去t[1...n]^2,各式仍然相等。
所以,我们用第一个式子减去第二个式子,第二个式子减去第三个式子……第n个式子减去第n+1个式子,这样我们就得到了一个有n个式子的n元一次方程组。
接下来我们将这n个式子写成矩阵的形式:将这n个式子的常数项丢到一边,根据矩阵的乘法的运算,我们可以得出:
矩阵A(方程组系数矩阵)*矩阵B(答案矩阵)=矩阵C(方程组常数项矩阵)
∴ A^(-1) * C = B
因此我们用Gauss-Jordan消元法,在A矩阵旁边连接一个同样大的单位矩阵,每次找出一个i*i位置的数作为主元,然后将主元所在行化为1,根据主元消去其他各行同一列的系数,将A矩阵变为单位矩阵,这时右边的连接的矩阵D就变为了矩阵A的逆矩阵。即D*A=单位矩阵。
最后再和B矩阵相乘即可。
#include "stdio.h" #include "iostream" #include "math.h" const double eps=1e-8; using namespace std; const int N=15; double F[N][N<<1],rd; double x[N],si[N],ans[N]; bool flag[N]; double k; int n,tmp; int main(){ scanf("%d",&n); int i,j,p; for (j=1;j<=n;j++) cin>>si[j]; for (i=1;i<=n;i++){ for (j=1;j<=n;j++){ cin>>rd; F[i][j]=2*(rd-si[j]); x[i]+=rd*rd-si[j]*si[j]; } F[i][n+i]=1.0; } for (i=1;i<=n;i++){ k=0.0,tmp=0; for (j=1;j<=n;j++){ if (fabs(F[j][j])>fabs(k)&&!flag[j]) { k=F[j][j],tmp=j; } } flag[tmp]=true; for (j=1;j<=2*n;j++){ F[tmp][j]=F[tmp][j]/k; } for (j=1;j<=n;j++){ if (j!=tmp) { k=F[j][tmp]; for (p=1;p<=2*n;p++){ F[j][p]-=k*F[tmp][p]; } } } } for (i=1;i<=n;i++){ for (j=1;j<=n;j++){ ans[i]+=F[i][j+n]*x[j]; } } for (i=1;i<n;i++){ printf("%.3f ",ans[i]); } printf("%.3f\n",ans[n]); return 0; }