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Solution

首先想到要把 φ(ij) 拆开,这里有个公式

φ(ij)=φ(i)φ(j)gcd(i,j)φ(gcd(i,j))

考虑证明,有

φ(i)φ(j)=ip|i,pprimep1pjp|j,pprimep1p=ijp|ij,pprimep1pp|gcd(i,j),pprimep1p

也就是 i,j 的并加上 i,j 的交。 接下来进入推柿子环节

i=1nj=1mφ(ij)=i=1nj=1mφ(i)φ(j)gcd(i,j)φ(gcd(i,j))=d=1ni=1nj=1mφ(i)φ(j)d[gcd(i,j)=d]φ(d)=d=1ndφ(d)i=1nj=1mφ(i)φ(j)[gcd(i,j)=d]=d=1ndφ(d)t=1n/dμ(t)i=1n/(dt)j=1m/(dt)φ(idt)φ(jdt)=k=1nd|kdμ(k/d)φ(d)i=1n/kφ(ik)j=1m/kφ(jk)

f(k)=d|kdμ(k/d)φ(d),g(k,n)=i=1nφ(ik),容易发现这两个函数都容易在调和级数的复杂度内预处理出来。然而 O(nT) 仍然是不现实的。如果是 CF 我就直接上了

考虑怎么优化,还是将优化重点放在整除分块上

i=1nj=1mφ(ij)=k=1nf(k)g(k,n/k)g(k,m/k)

h(a,b,n)=k=1nf(k)g(k,a)g(k,b),于是可以整除分块

i=1nj=1mφ(ij)=n/l=n/r, m/l=m/rh(n/r,m/r,r)h(n/r,m/r,l1)

问题是,预处理 h 的复杂度是很高的,这里可以考虑 根号分治 —— 设定阈值 B,将 a,bBh 预处理出来,不难发现这是 O(nB2) 的。当查询的时候,若 n/rB 就直接 O(1) 查询,否则有 rn/B,干脆不差分直接暴力算就是 O(n/B) 的。

复杂度 O(nlnn+nB2+(n1/2+n/B)T).

块长可以用均值不等式来算,总复杂度算出来大概是 O(6107).

Code

# include <cstdio>
# include <cctype>
# define print(x,y) write(x), putchar(y)

template <class T>
inline T read(const T sample) {
    T x=0; char s; bool f=0;
    while(!isdigit(s=getchar())) f|=(s=='-');
    for(; isdigit(s); s=getchar()) x=(x<<1)+(x<<3)+(s^48);
    return f? -x: x;
}
template <class T>
inline void write(T x) {
    static int writ[50], w_tp=0;
    if(x<0) putchar('-'), x=-x;
    do writ[++w_tp]=x-x/10*10, x/=10; while(x);
    while(putchar(writ[w_tp--]^48), w_tp);
}

# include <vector>
# include <iostream>
using namespace std;

const int B = 20;
const int maxn = 1e5+5;
const int mod = 998244353;

int inv(int x,int y=mod-2,int r=1) {
    for(; y; y>>=1, x=1ll*x*x%mod)
        if(y&1) r=1ll*r*x%mod; return r;
}

bool is[maxn];
vector <int> g[maxn]; int h[B+1][B+1][maxn];
int phi[maxn], mu[maxn], pc, p[maxn], f[maxn];

int beelzebul(int n,int m) {
    int ans=0; if(n>m) swap(n,m);
    for(int i=1;i<=m/B+1;++i)
        ans = (ans+1ll*f[i]*g[i][n/i]%mod*g[i][m/i]%mod)%mod;
    for(int l=m/B+2, r; l<=n; l=r+1) {
        r = min(n, min(n/(n/l),m/(m/l)));
        ans = (0ll+ans+h[n/r][m/r][r]-h[n/r][m/r][l-1])%mod;
    }
    return (ans+mod)%mod;
}

int func(int i,int a,int b) {
    if(a>=g[i].size() || b>=g[i].size()) return 0;
    return 1ll*f[i]*g[i][a]%mod*g[i][b]%mod;
}

void sieve() {
    phi[1]=mu[1]=1;
    for(int i=2;i<=maxn-5;++i) {
        if(!is[i]) p[++pc]=i,
        mu[i]=-1, phi[i]=i-1;
        for(int j=1; j<=pc && i*p[j]<=maxn-5; ++j) {
            is[i*p[j]] = true, mu[i*p[j]]=-mu[i];
            if(i%p[j]==0) {
                phi[i*p[j]] = phi[i]*p[j];
                mu[i*p[j]]=0; break;
            } phi[i*p[j]] = phi[i]*(p[j]-1);
        }
    }
    for(int i=1;i<=maxn-5;++i) {
        const int coe = 1ll*i*inv(phi[i])%mod;
        g[i].emplace_back(0);
        for(int j=i;j<=maxn-5;j+=i)
            f[j] = (1ll*coe*mu[j/i]+f[j])%mod,
            g[i].emplace_back((g[i][j/i-1]+phi[j])%mod);
    }
    for(int a=1;a<=B;++a) for(int b=1;b<=B;++b) 
        for(int i=1;i<=maxn-5;++i) 
            h[a][b][i] = (h[a][b][i-1]+func(i,a,b))%mod;
}

int main() {
    sieve();
    for(int T=read(9); T; --T) {
        int n=read(9), m=read(9);
        print(beelzebul(n,m),'\n');
    }
    return 0;
}
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