QOJ.ac

QOJ

Time Limit: 1 s Memory Limit: 128 MB Total points: 100

#3825. Model Johnny’ego–Bohra

Statistics

Johnny ostatnio chorował i opuścił kilka zajęć. Nie przejął się tym z jednym wyjątkiem: fizyka jest jego pasją, więc pożyczył od kolegi notatki z wykładów. Dowiedział się z nich, że ominął go wykład o modelu atomu wodoru Bohra i… najwyraźniej nie dowiedział się niczego więcej, ponieważ na podstawie notatek odtworzył następujący „model Johnny’ego–Bohra”[^1].

Elektron krążący wokół jądra atomu wodoru może przebywać tylko na orbitach o określonych promieniach. Każdemu z tych promieni odpowiada określona energia elektronu i jego moment pędu. Moment pędu jest skwantowany, to znaczy może przyjmować dowolną wartość będącą dodatnią całkowitą wielokrotnością zredukowanej stałej Plancka $\hbar$ (zwanej też stałą Diraca). Z tego powodu wygodnie jest numerować orbity liczbami naturalnymi tak, aby orbita o numerze $n$ odpowiadała momentowi pędu $n \cdot \hbar$. Elektron może przeskoczyć z orbity $n_1$ na niższą orbitę $n_2$ ($n_2 < n_1$) — w takim przypadku różnica energii zostaje wyemitowana jako foton o odpowiedniej częstotliwości i długości fali. Model Johnny’ego–Bohra nie przewiduje sytuacji odwrotnej, czyli pochłonięcia fotonu przez atom i przejścia elektronu na wyższą orbitę. Model dokładnie określa, na które niższe orbity może przeskoczyć elektron. W zeszycie kolegi zapisany jest multizbiór $B$ o następującej własności: elektron może przeskoczyć z orbity $a$ na orbitę $\left\lfloor \frac{a}{b} \right\rfloor$ dla dowolnego $b \in B$. Następnie elektron może ponownie przeskoczyć z nowej orbity $a'$ zgodnie z tą regułą. W szczególności model Johnny’ego–Bohra pozwala elektronowi przeskoczyć na (końcową) orbitę o numerze $0$, czyli „spaść” na jądro. Podobnie jak w przypadku oryginalnego modelu Bohra, Johnny nie potrafi udowodnić, że model ten rzeczywiście opisuje zachowanie atomu wodoru, ale może zapewnić, że zgadza się on z danymi doświadczalnymi (przynajmniej z danymi z eksperymentów myślowych Johnny’ego). Dumny ze swojego głębokiego zrozumienia zagadnienia, Johnny zauważył, że prowadzi ono do kilku ciekawych pytań, które mogą pomóc mu lepiej zrozumieć zachowanie atomów. Najważniejsze z nich brzmi: „Jeśli elektron zaczyna na orbicie o numerze $n$, to na ile różnych orbit (wliczając $n$) może się dostać po dowolnej liczbie (być może zerowej) przeskoków?”

Wejście

Pierwszy wiersz pliku wejściowego zawiera dwie liczby całkowite $n$ i $m$ ($1 \le n \le 10^{15}$, $1 \le m \le 10$), oznaczające odpowiednio początkowy numer orbity elektronu i rozmiar multizbioru $B$. Drugi (i ostatni) wiersz pliku wejściowego zawiera ciąg $m$ liczb całkowitych $b_i$, $1 \le b_i \le 10^{15}$, oddzielonych pojedynczymi spacjami; są to elementy multizbioru $B$.

Wyjście

W pierwszym i jedynym wierszu należy wypisać jedną liczbę całkowitą — liczbę różnych orbit, na których elektron może się znaleźć po dowolnej liczbie przeskoków, zaczynając z orbity o numerze $n$.

Przykład

Wejście 1

20 2
2 3

Wyjście 1

8

Uwagi

Zaczynając z orbity $n = 20$ i dla $B = \{2, 3\}$, elektron może przeskoczyć (w 0 lub większej liczbie przeskoków) na dowolną z następujących ośmiu orbit: $20, 10, 6, 5, 3, 2, 1, 0$.

[^1]: Choć model nosi nazwisko jednego z najwybitniejszych fizyków, ma niewiele wspólnego z fizyką: kolega Johnny’ego nie jest szczególnie dobry w robieniu notatek, a gorączka Johnny’ego wcale nie pomaga!

Discussions

About Discussions

The discussion section is only for posting: General Discussions (problem-solving strategies, alternative approaches), and Off-topic conversations.

This is NOT for reporting issues! If you want to report bugs or errors, please use the Issues section below.

Open Discussions 0
No discussions in this category.

Issues

About Issues

If you find any issues with the problem (statement, scoring, time/memory limits, test cases, etc.), you may submit an issue here. A problem moderator will review your issue.

Guidelines:

  1. This is not a place to publish discussions, editorials, or requests to debug your code. Issues are only visible to you and problem moderators.
  2. Do not submit duplicated issues.
  3. Issues must be filed in English or Chinese only.
Active Issues 0
No issues in this category.
Closed/Resolved Issues 0
No issues in this category.