小 L 曾在高中数学小测里做到这样一道题:
有一个 7 级台阶,每次可以上 1 或 2 级台阶,求经过第 4 级台阶的概率。
参考答案是这样写的:
记 fib0=fib1=1,i≥2 时 fibi=fibi−1+fibi−2。所求即 fib7fib4⋅fib3=75。
它默认了各条可能的路径是等概率的。然而,一般来说,正常人无法直接从 fib7 条可能的路径中等概率地选择一条,而是每次都等概率地选择上 1 级或 2 级台阶(特别地,在第 6 级台阶时只能上 1 级)。
严谨起见,我们重新描述题意:
有一个 7 级台阶,某人要从第 0 级台阶上到第 7 级台阶。每次都以 21 的概率上 1 级台阶,以 21 的概率上 2 级台阶。特别地,在第 6 级台阶时,只能上 1 级台阶。求经过第 4 级台阶的概率。
考虑画出概率树,如下图所示:

可见,答案应为 161+81+81+81+41=1611。
现在,有一个 n 级台阶,某人要从第 0 级台阶上到第 n 级台阶。每次都以 21 的概率上 1 级台阶,以 21 的概率上 2 级台阶。特别地,在第 n−1 级台阶时,只能上 1 级台阶。求经过第 m 级台阶的概率。
答案对质数 109+7 取模。
可以证明,答案能被表示为 qp。其中,p 是非负整数,q 是正整数且不是 109+7 的倍数。你需要输出 p⋅q−1mod(109+7),其中 q−1 是满足 q⋅q−1≡1(mod109+7) 的整数。在模质数 109+7 意义下,易证 q−1 存在则唯一。由费马小定理,q−1≡q109+5(mod109+7)。