描述
这一次我们就简单一点了,题目在此:
在直角坐标系中有一条抛物线y=ax^2+bx+c和一个点P(x,y),求点P到抛物线的最短距离d。
输入
第1行:5个整数a,b,c,x,y。前三个数构成抛物线的参数,后两个数x,y表示P点坐标。-200≤a,b,c,x,y≤200
输出
第1行:1个实数d,保留3位小数(四舍五入)
Sample Input
2 8 2 -2 6
Sample Output
2.437
提示:三分法
在之前的几周中我们了解到二分法作为分治中最常见的方法,适用于单调函数,逼近求解某点的值。
但当函数是凸形函数时,二分法就无法适用,这时就需要用到三分法。
从三分法的名字中我们可以猜到,三分法是对于需要逼近的区间做三等分:
我们发现lm这个点比rm要低,那么我们要找的最小点一定在[left,rm]之间。如果最低点在[rm,right]之间,就会出现在rm左右都有比他低的点,这显然是不可能的。 同理,当rm比lm低时,最低点一定在[lm,right]的区间内。
利用这个性质,我们就可以在缩小区间的同时向目标点逼近,从而得到极值。
接下来我们回到题目上,抛物线和点之间的距离可以简单的用直线公式计算:
即d = min{sqrt((X - x)2+(aX2+bX+c-y)^2)}
该公式展开后为4次,需要采用求导等方法来求极值。对于计算机编程来说是很麻烦的一件事。
进一步观察题目,我们可以发现根据带入的X值不同,d的长度恰好满足凸形函数。
而我们要求的最短距离d,正好就是这个凸形函数的极值。
那么三分法不就正好可以用来解决这道题目了么?
需要注意在解题过程中一定要想清楚如何划分区间,我们求的各个变量到底是什么含义。
另外,这道题还有一个小小的trick,在解决的时候请一定要小心。
#include<cstdio>
#include<cmath>
using namespace std;
const double eps=1e-5;
double a,b,c,xx,yy;
double f(double x){
return sqrt((x-xx)*(x-xx)+(a*x*x+b*x+c-yy)*(a*x*x+b*x+c-yy));
}
int main(){
scanf("%lf%lf%lf%lf%lf",&a,&b,&c,&xx,&yy);
double l=-200,r=200;
while(r-l>eps){
double lm=l+(r-l)/3,rm=r-(r-l)/3;
if(f(lm)<f(rm)) r=rm;
else l=lm;
}
printf("%.3lf\n",f(l));
return 0;
}