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불균형

시간 제한1초메모리 제한512 MB

요약
매 분마다 n개의 접시 중에서 무작위로 고른 박테리아가 분열할 때, k분 동안 불균형 값 d의 기댓값 합을 998244353으로 나눈 나머지로 구합니다.
난이도

어려움10점 중 8점

유형
확률, 동적 계획법, 조합론
정답자
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문제

과학자들이 특이한 방식으로 번식하는 새로운 박테리아 종을 발견했다. 방 안에 박테리아가 xx마리 있을 때, 매 분마다 텔레파시 통신이 한 번 이루어지고, 그 뒤 그중 한 마리가 분열하도록 선택된다. 각 박테리아가 선택될 확률은 1/x1 / x로 같다.

과학자들은 이 분열 전략이 얼마나 균형 잡혀 있는지 알고 싶어 했다. 그들은 방에 페트리 접시 nn개를 놓았고, 각 접시에는 박테리아가 정확히 1마리씩 들어 있었다. 분열할 때마다 다음과 같이 계수 dd를 계산했다. 어느 한 접시의 박테리아 수가 다른 모든 접시의 박테리아 수를 합한 것보다 많으면, dd는 두 수의 차이로 한다. 그렇지 않으면 dd는 00이다. 형식적으로, 접시의 박테리아 수가 a1≥a2≥…≥ana_1 \ge a_2 \ge \ldots \ge a_n이면 d=max⁡(a1−a2−…−an,0)d = \max(a_1 - a_2 - \ldots - a_n, 0)이다.

첫 번째 분, 두 번째 분, …\ldots, kk번째 분 이후의 dd 값을 모두 더한 합의 기댓값을 구하라. 답은 서로소인 정수 pp, qq에 대해 pq\frac{p}{q} 꼴로 쓸 수 있으며 q≢0(mod998 244 353)q \not\equiv 0 \pmod{998\,244\,353}이다. r⋅q≡p(mod998 244 353)r \cdot q \equiv p \pmod{998\,244\,353}을 만족하는 정수 rr을 출력하라.

입력

첫 줄에 테스트 케이스의 개수 tt (1≤t≤3⋅1051 \le t \le 3 \cdot 10^5)가 주어진다. 이어지는 tt줄에는 각각 두 정수 nn, kk (1≤n,k≤1061 \le n, k \le 10^6)가 주어진다. 모든 테스트 케이스의 nn과 kk의 총합은 2⋅1062 \cdot 10^6 이하이다.

출력

각 테스트 케이스마다 한 줄에 정수 rr을 출력한다. 여기서 r⋅q≡p(mod998 244 353)r \cdot q \equiv p \pmod{998\,244\,353}이고, pq\frac{p}{q}는 첫 번째 분부터 kk번째 분까지의 dd 값들의 합의 기댓값이다.

예제1

  1. 예제 1

    입력
    8
    1 1
    1 2
    2 1
    2 2
    3 1
    3 2
    3 3
    4 3
    
    예상 출력
    2
    5
    1
    332748120
    0
    499122177
    299473307
    598946612