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수열과 쿼리와 확률 1

시간 제한1초메모리 제한1024 MB

요약
길이 N의 수열에 무작위 연산 M번을 적용할 때, 합(S) 또는 곱(P)의 최종값과 초기값 비율의 기댓값을 10^9+7로 나눈 나머지로 구합니다.
난이도

보통10점 중 7점

유형
수학, 확률, 정수론
정답자
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문제

동우는 수열과 쿼리 문제를 풀다가, 수열과 쿼리가 왜 확률적으로 주어지지 않는지 궁금해졌다. 그래서 다음 문제를 만들었다.

길이가 NN인 수열 A=A_1,A_2,⋯ ,A_NA=A\_1,A\_2,\cdots ,A\_N에 아래 연산 쿼리를 총 MM번 적용하려고 한다.

  • 1: 모든 A_iA\_i에 대해 A_i=A_i×N+1−iNA\_i=A\_i\times\frac{N+1-i}{N}을 적용한다. 즉, A_1,A_2,⋯ ,A_NA\_1,A\_2,\cdots ,A\_N에 각각 NN,N−1N,⋯ ,1N\frac{N}{N} ,\frac{N-1}{N} ,\cdots ,\frac{1}{N}을 곱한다.
  • 2 ii: A_iA\_i에 A_i=A_i×iA\_i=A\_i\times i를 적용한다. (1≤i≤N1\le i\le N)

동우는 다음 규칙에 따라 MM개의 쿼리를 각각 독립적으로 정한다.

  • 1번 쿼리와 2번 쿼리 중 어느 쪽을 적용할지 각각 12\frac{1}{2}의 확률로 정한다.
    • 2번 쿼리를 정했다면, 가능한 NN가지 쿼리 중 하나를 같은 확률로 정한다.
  • 정한 쿼리를 적용한다.

동우는 아래 두 질의 쿼리 중 하나를 실행하려고 한다.

  • S: 초기 상태에서 원소의 합을 S_0S\_0, 최종 상태에서 원소의 합을 S_1S\_1이라 할 때, S_1S_0\frac{S\_1}{S\_0}의 값을 구한다.
  • P: 초기 상태에서 원소의 곱을 P_0P\_0, 최종 상태에서 원소의 곱을 P_1P\_1이라 할 때, P_1P_0\frac{P\_1}{P\_0}의 값을 구한다.

하지만 성격이 급한 동우는 쿼리를 처리하기 전에 질의 쿼리 답의 기댓값을 알고 싶어졌다. 동우를 도와 구해보자.

입력

첫 번째 줄에 수열의 원소 개수 N(1≤N≤106)N(1\le N\le 10^6)과 연산 쿼리의 개수 M(1≤M≤1018)M(1\le M\le 10^{18})가 공백으로 구분되어 주어진다.

두 번째 줄에 초기 상태의 양의 정수로 이루어진 수열 A_1,A_2,⋯ ,A_N(1≤A_i≤109)A\_1,A\_2,\cdots ,A\_N(1\le A\_i\le 10^9)이 공백으로 구분되어 주어진다.

세 번째 줄에 동우가 물어본 질의 쿼리 문자 QQ가 주어진다. QQ는 S, P 중 하나이다.

출력

질의 쿼리 답의 기댓값을 109+710^9+7로 나눈 나머지를 출력한다.

기약 분수 pq(p≥0,q>0,gcd⁡(p,q)=1)\frac{p}{q}(p\ge 0,q>0,\gcd(p,q) =1)에 대해, qq의 MM에 대한 모듈로 곱셈 역원을 q−1q^{-1}이라 하면 (q⋅q−1≡1(modM)q\cdot q^{-1}\equiv 1\pmod M을 만족하는 정수) MM으로 나눈 나머지는 p⋅q−1(modM)p\cdot q^{-1}\pmod M로 정의한다. 정수인 경우에는 q=q−1=1q=q^{-1}=1이므로 p(modM)p\pmod M을 의미한다.

주어진 조건에서 기댓값이 정수 또는 유리수임을 증명할 수 있다. 유리수인 경우, 기약 분수의 분모가 109+710^9+7의 배수가 아닌 경우만 입력으로 주어진다.

예제4

  1. 예제 1

    입력
    3 1
    3 2 1
    S
    
    예상 출력
    1
    
  2. 예제 2

    입력
    3 1
    3 2 1
    P
    
    예상 출력
    111111113
    
  3. 예제 3

    입력
    3 111111111666666666
    3 2 1
    S
    
    예상 출력
    1
    
  4. 예제 4

    입력
    3 999999999999999964
    3 2 1
    P
    
    예상 출력
    1