P1891 疯狂 LCM
求 \(\sum_{i=1}^n lcm(i,n)\),\(T\le 3\times 10^5\),\(n\le 10^6\)。
\[\begin{aligned}
\sum_{i=1}^n lcm(i,n)&=n\sum_{i=1}^n\dfrac{i}{(i,n)}\\
&=n\sum_{d|n}\sum_{i=1}^n [(i,n)=d]\cdot\dfrac{i}{d}\\
&=n\sum_{d|n}\sum_{i=1}^{\frac{n}{d}}i\cdot [(i,\frac{n}{d})=1]\\
&=n\sum_{d|n}\sum_{i=1}^d i\cdot [(i,d)=1]\\
&=n\sum_{d|n}\text{1 到 d 中与 d 互质的数的和}
\end{aligned}
\]
观察发现若 \((a,n)=1\),则 \((a-n,n)=1\),可以发现互质的数总是成对出现,且和为 \(n\)。因此当 \(d\neq 1\),\(\sum_{i=1}^{d}i\cdot [(i,d)=1]=\varphi(d)\cdot d\cdot \dfrac{1}{2}\)。(\(d=1\) 特殊处理)