2023-08-19 21:36阅读: 274评论: 26推荐: 9

「学习笔记」莫比乌斯反演

「学习笔记」莫比乌斯反演

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前置知识

整除分块

考虑快速求:

i=1nni

发现连续的一段 ni 取值是一样的,而且取值最多只有 2n 种,考虑从这里入手,把连续的一段统一处理 .

当前段左端点 l 可以通过上一段右端点加一得到,如何快速求右端点 r ?给出结论是 r=nnl,证明如下:

对于 nx=k,有 n=xk+r(0r<x),可推导出不等式 nxk,移项得 xnk,此时 x 最大为 nk .

当前块 k=nl,所以右端点(最大值)取 r=nnl .

O(1) 跑到下一个块,最多 2n 个块,所以时间复杂度 O(n),比较厉害 .

积性函数

给定数论函数 f(x),如果对于任意一组互质的整数 a,b 存在 f(ab)=f(a)f(b),则称 f(x) 为「积性函数」 .

特别的,如果对于任何一组(不要求互质)整数 a,b 都存在 f(ab)=f(a)f(b),则称 f(x) 为「完全积性函数」 .

比较常见的积性函数:

  • φ(x):欧拉函数 .
  • σk(x):约数函数,公式为 σk(x)=dxdk . 为方便一般把 σ0(x) 简记为 τ,把 σ1(x) 简记为 σ(x) .
  • μ(x):莫比乌斯函数,本文核心内容,放在下文写 .

比较常见的完全积性函数:

  • ϵ(x)=[x=1] .
  • idk(x)=xkid1(x) 通常简记作 id(x) .
  • 1(x)=1 .

好像狄利克雷卷积会用,这里挂个名 .

线性筛任意积性函数

看名字就感觉很厉害!

所有积性函数都可以被线性筛,如果只求积性函数前缀和还有「杜教筛」这种复杂度低于线性的高级筛法 . 但没学,目前题也不用 .

注意到线性筛中所有数都只会被它的最小质因子筛到,那么所有只有一个质因子的数的函数值都可以基于积性函数「f(ab)=f(a)f(b)」这一性质进行处理 .

考虑不止一个质因子的数怎么办 . 设当前筛的函数为 f(x),最小质因子为 j,处理到的数为 i×j,其中 i=jk×p1c1×p2c2××pncn . 把 i×j 分解为 ijkjk+1 这两个互质的数即可算出 f(i×j)=f(ijk)f(jk+1) . 那你存一下对于每个数的 k(最小质因数的指数)就行了 .

如果完全积性就随便了 .

一份筛 σ(x) 的实现,更具一般性:

d[1] = 1;
_for (i, 2, MX) {
	if (!vis[i]) {
		prime.push_back (i);
		low[i] = i, d[i] = i + 1;
	}
	far (j, prime) {
		if (i * j > MX) break;
		vis[i * j] = true;
		if (!(i % j)) {
			low[i * j] = low[i] * j;
			if (low[i] == i) d[i * j] = d[i] + i * j;
			else d[i * j] = d[i / low[i]] * d[low[i] * j];
			break;
		}
		low[i * j] = j, d[i * j] = d[i] * d[j];
	}
}

一份筛 μ(x) 的实现,由于定义了有完全平方因子的数的函数值所以很简单(不清楚定义先往下看):

mu[1] = 1;
_for (i, 2, MX) {
	if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
	far (j, prime) {
		if (i * j > MX) break;
		vis[i * j] = true;
		if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
		mu[i * j] = -mu[i];
	}
}

莫比乌斯反演

莫比乌斯函数

μ(x)={1x=10x (1)kx  k

性质:

  • dnμ(d)=[n=1]最重要的性质 . 常用于转化 [gcd(x,y)=1],在狄利克雷卷积中也会出现 .
  • 积性函数:意味着可以被快速筛出来 .

莫比乌斯反演公式

形式一:

f(n)=dng(d)g(n)=dnf(d)μ(nd)

证明直接大力代入,同时使用莫比乌斯函数性质:

dnμ(d)f(nd)=dnμ(d)kndg(k)=kng(k)dnkμ(d)=kn[nk=1]g(k)=g(n)

形式二:

f(n)=ndg(d)g(n)=ndf(d)μ(dn)

这个形式好像很不常用啊 .

证明:

k=dn .

ndf(d)μ(dn)=k=1+μ(k)f(nk)=k=1+μ(k)nktg(t)=ntg(t)ktnμ(k)=nt[tn=1]g(t)=g(n)

(事实上你会发现,这两个式子完全不会也能做题,因为一般来说你都可以用直接推的方式代替)

例题

会把本来想把常见套路单开一个部分的,想了想还是放在例题中比较好 .

都标的十分明显 .

[HAOI2011] Problem b

这么典的么!

可以容斥,所以只考虑上限为 n,m 怎么做 . 下文为了方便钦定 n<m .

有式子:

i=1nj=1m[gcd(i,j)=k]

「套路一」:变换上界:

i=1n/kj=1m/k[gcd(i,j)=1]

「套路二」:用莫比乌斯函数的性质把 [gcd(i,j)=1] 换掉:

i=1n/kj=1m/kdgcd(i,j)μ(d)

「套路三」:变换求和顺序,枚举 d

d=1nμ(d)i=1n/kj=1m/k[dgcd(i,j)]

化简成:

d=1nμ(d)ndkmdk

复杂度是 O(n) 的,考虑使用整除分块,预处理出 μ 函数前缀和,即可 O(n) 通过 .

点击查看代码
const int N = 5e4 + 10, MX = 5e4;
namespace SOLVE {
	int a, b, c, d, k, mu[N], smu[N]; ll ans;
	bool vis[N]; std::vector <int> prime;
	inline int rnt () {
		int x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		smu[1] = mu[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
				mu[i * j] = -mu[i];
			}
			smu[i] = smu[i - 1] + mu[i];
		}
		return;
	}
	inline int F (int a, int b) {
		ll sum = 0;
		for (int l = 1, r = 0; l * k <= std::min (a, b); l = r + 1) {
			r = std::min (a / (a / l),  b / (b / l));
			sum += 1ll * (smu[r] - smu[l - 1]) * (a / l / k) * (b / l / k);
		}
		return sum;
	}
	inline void In () {
		a = rnt (), b = rnt (), c = rnt (), d = rnt (), k = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = F (b, d) - F (a - 1, d) - F (b, c - 1) + F (a - 1, c - 1);
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

YY 的 GCD

考虑枚举质数:

pPi=1nj=1m[gcd(i,j)=p]

使用套路一:

pPi=1n/pj=1m/p[gcd(i,j)=1]

使用套路二:

pPi=1n/pj=1m/pdgcd(i,j)μ(d)

使用套路三:

pPd=1nμ(d)npdmpd

「套路四」:为了方便整除分块,枚举分母:

T=pd,则:

pPd=1nμ(d)nTmT=T=1ndTμ(d)nTmT=T=1nnTmTdTμ(d)

预处理出每个数的所有因数的 μ 函数之和即可 . 这个题可以直接用调和级数预处理搞,比较厉害 .

点击查看代码
const int N = 1e7 + 10, MX = 1e7;
namespace SOLVE {
	int n, m, mu[N], mus[N]; ll ans;
	bool vis[N]; std::vector <int> prime;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		mu[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
			far (j, prime) {
				if (1ll * i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
				mu[i * j] = -mu[i];
			}
		}
		far (p, prime) _for (i, 1, MX / p) mus[i * p] += mu[i];
		_for (i, 1, MX) mus[i] += mus[i - 1];
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 0;
		for (int l = 1, r = 0; l <= std::min (n, m); l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans += 1ll * (mus[r] - mus[l - 1]) * (n / l) * (m / l);
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

[SDOI2014] 数表

入门题是不是过了,那不写什么套路几了 .

首先我们不考虑 σ(k)a 的限制写出式子然后推:

k=1nσ(k)i=1nj=1m[gcd(i,j)=k]=k=1nσ(k)i=1n/pj=1m/p[gcd(i,j)=1]=k=1nσ(k)i=1n/pj=1m/pdgcd(i,j)μ(d)=k=1nσ(k)d=1nμ(d)ndkmdk

T=dk

k=1nσ(k)d=1nμ(d)ndkmdk=T=1nnTmTkTσ(k)μ(Tk)

发现后面是个狄利克雷卷积的形式,然后发现卷不了,因为还有个 σ(k)a 的限制 .

那么考虑对每个询问的 a 升序排序,每次询问时加入满足 σ(k)ak,由于查询的是前缀和可以直接用树状数组维护 .

模数比较特殊是 231,直接自然溢出可以跑得飞快,实测正常取模 2.08s,自然溢出 1.15s .

点击查看代码
const ll N = 1e5 + 10, MX = 1e5, Q = 2e4 + 10, P = 1ll << 31;

namespace BIT {
	class BIT {
	public:
		int n;
	private:
		int b[N];
		inline int lowbit (int x) { return x & -x; }
	public:
		inline void Update (int x, int y) {
			while (x <= n) b[x] += y, x += lowbit (x);
			return;
		}
		inline int Query (int x) {
			int sum = 0;
			while (x) sum += b[x], x -= lowbit (x);
			return sum;
		}
	};
}

namespace SOLVE {
	int q, mu[N], si[N], od[N], low[N], ans[Q];
	std::vector <int> prime; bool vis[N]; BIT::BIT tr;
	class QU {
	public:
		int n, m, a, id;
		friend inline bool operator < (QU a, QU b) {
			return a.a < b.a;
		}
	} qu[Q];
	inline int rnt () {
		int x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		tr.n = MX;
		mu[1] = 1, si[1] = 1, od[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) {
				prime.push_back (i);
				mu[i] = -1;
				low[i] = i, si[i] = i + 1;
			}
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) {
					mu[i * j] = 0;
					low[i * j] = low[i] * j;
					if (low[i] == i) si[i * j] = si[i] + i * j;
					else si[i * j] = si[i / low[i]] * si[low[i] * j];
					break;
				}
				mu[i * j] = -mu[i];
				low[i * j] = j, si[i * j] = si[i] * si[j];
			}
			od[i] = i;
		}
		std::sort (od + 1, od + MX + 1, [](int i, int j) { return si[i] < si[j]; });
		return;
	}
	inline void In () {
		q = rnt ();
		_for (i, 1, q) qu[i].n = rnt (), qu[i].m = rnt (), qu[i].a = rnt (), qu[i].id = i;
		return;
	}
	inline void Solve () {
		std::sort (qu + 1, qu + q + 1);
		int tmp = 0;
		_for (i, 1, q) {
			while (tmp < MX && si[od[tmp + 1]] <= qu[i].a) {
				int p = od[++tmp];
				_for (i, 1, MX / p) tr.Update (i * p, si[p] * mu[i]);
			}
			int sum = 0, a = qu[i].n, b = qu[i].m;
			for (int l = 1, r = 0; l <= std::min (a, b); l = r + 1) {
				r = std::min (a / (a / l), b / (b / l));
				sum = (sum + (tr.Query (r) - tr.Query (l - 1)) * (a / l) * (b / l));
			}
			ans[qu[i].id] = sum;
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		_for (i, 1, q) printf ("%lld\n", ans[i] < 0 ? ans[i] + P : ans[i]);
		return;
	}
}

DZY Loves Math

i=1nj=1mf(gcd(i,j))=d=1nf(d)i=1nj=1m[gcd(i,j)=d]=d=1nf(d)i=1n/dj=1m/dxgcd(i,j)μ(x)=d=1nf(d)x=1n/dμ(x)ndxmdx

T=dx

d=1nf(d)x=1n/dμ(x)ndxmdx=d=1nf(d)x=1n/dμ(Td)nTmT=T=1nnTmTdTf(d)μ(Td)

调和级数预处理 .

点击查看代码
const ll N = 1e7 + 10, MX = 1e7;
namespace SOLVE {
	ll n, m, mu[N], f[N], low[N], cnt[N], sum[N], ans;
	bool vis[N]; std::vector <ll> prime;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		mu[1] = 1, f[1] = 0;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1, f[i] = 1, low[i] = i;
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) {
					mu[i * j] = 0, low[i * j] = low[i] * j;
					f[i * j] = std::max (f[i], f[low[i]] + 1);
					break;
				}
				mu[i * j] = -mu[i], f[i * j] = f[i], low[i * j] = j;
			}
		}
		_for (i, 1, MX) _for (j, 1, MX / i) sum[i * j] += mu[i] * f[j];
		_for (i, 1, MX) sum[i] += sum[i - 1];
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 0;
		for (ll l = 1, r = 0; l <= std::min (n, m); l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans += (sum[r] - sum[l - 1]) * (n / l) * (m / l);
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

[SDOI2015] 约数个数和

给出一个人类想不出来的结论:

d(ij)=xiyj[gcd(x,y)=1]

简单解释:假设对于 ij 的质因数 p,其在 i 中的指数为 a,在 j 中的指数为 b,则其在 ij 中的指数为 a+b,考虑如何选出来所有可能的 a+b+1 种指数 . 我们钦定要选的指数 ka 时从 i 取,否则把 i 取光后从 j 里取剩下的 . 为了方便,「i 全选后在 j 里选 ka 个」变为「i 里不选直接在 j 里选剩下的 ka 个」,那就能保证选出来的两个数是互质的,就成了上面那个式子 .

呃呃,写的好抽象,感性理解罢 .

然后就直接推式子:

i=1nj=1md(ij)=i=1nj=1mxiyj[gcd(x,y)=1]=i=1nj=1mxiyjkgcd(x,y)μ(k)=x=1ny=1mnxmykgcd(x,y)μ(k)=k=1nμ(k)x=1n/ky=1m/knkxmky=k=1nμ(k)(x=1n/knkx)(y=1m/kmky)

考虑预处理出所有 i=1nni,可以用整除分块做到单次询问 O(n) .

点击查看代码
const ll N = 5e4 + 10, MX = 5e4;
namespace SOLVE {
	ll n, m, mu[N], mus[N], sum[N], ans;
	bool vis[N]; std::vector <ll> prime;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		mus[1] = mu[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
				mu[i * j] = -mu[i];
			}
			mus[i] = mus[i - 1] + mu[i];
		}
		_for (i, 1, MX) {
			for (ll l = 1, r = 0; l <= i; l = r + 1) {
				r = i / (i / l);
				sum[i] += (r - l + 1) * (i / l);
			}
		}
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 0;
		for (ll l = 1, r = 0; l <= std::min (n, m); l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans += (mus[r] - mus[l - 1]) * sum[n / l] * sum[m / l];
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

[SDOI2017] 数字表格

这个是乘积,交换运算顺序要化成指数.

i=1nj=1mf(gcd(i,j))=k=1nf(k)i=1nj=1m[gcd(i,j)=k]=k=1nf(k)d=1nμ(d)ndkmdk

T=dk

k=1nf(k)d=1nμ(d)ndkmdk=T=1ndTf(Td)μ(d)nTmT=T=1n(dTf(Td)μ(d))nTmT

dTf(Td)μ(d) 是可以调和级数预处理出来的,剩下部分使用整除分块解决 .

点击查看代码
const ll N = 1e6 + 10, MX = 1e6, P = 1e9 + 7;
namespace SOLVE {
	ll n, m, f[N], mu[N], pro[N], inv_f[N], inv_pro[N], ans;
	bool vis[N]; std::vector <ll> prime;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline ll FastPow (ll a, ll b) {
		ll ans = 1;
		while (b) {
			if (b & 1) ans = ans * a % P;
			a = a * a % P, b >>= 1;
		}
		return ans;
	}
	inline void Pre () {
		f[1] = 1, inv_f[1] = 1, mu[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			f[i] = (f[i - 1] + f[i - 2]) % P;
			inv_f[i] = FastPow (f[i], P - 2);
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
				mu[i * j] = -mu[i];
			}
		}
		pro[0] = 1, inv_pro[0] = 1;
		_for (i, 1, MX) pro[i] = 1;
		_for (i, 1, MX) {
			_for (j, 1, MX / i) {
				if (mu[j] > 0) pro[i * j] = pro[i * j] * f[i] % P;
				else if (mu[j] < 0) pro[i * j] = pro[i * j] * inv_f[i] % P;
			}
			pro[i] = pro[i] * pro[i - 1] % P;
			inv_pro[i] = FastPow (pro[i], P - 2);
		}
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 1;
		for (ll l = 1, r = 0; l <= std::min (n, m); l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans = ans * FastPow (pro[r] * inv_pro[l - 1] % P, (n / l) * (m / l) % (P - 1)) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", (ans + P) % P);
		return;
	}
}

于神之怒加强版

推导部分比较平凡:

i=1nj=1mgcd(i,j)k=d=1ndki=1nj=1m[gcd(i,j)=d]=d=1ndki=1n/dj=1m/dxgcd(i,j)μ(x)=d=1ndkx=1nμ(x)ndxmdx

T=dx

d=1ndkx=1nμ(x)ndxmdx=d=1ndkx=1nμ(Td)nTmT=T=1nnTmTdTdkμ(Td)

g(T)=dTndkμ(Td),这部分可以埃筛处理,虽然能过但是交一发就会喜提最劣解 .

观察发现是个卷积形式,而且卷的两个函数都是积性函数,说明 g 也是个积性函数 . 考虑如何线性筛筛出来 .

如果 T 是一个质数则有 g(T)=Tk1,否则根据积性函数定义把它分解质因数然后推一下:

g(T)=i=1tg(pici)=i=1t((pici1)kμ(pi)+(pici)kμ(1))=i=1tpik(ci1)(pik1)

就可以线性筛预处理了 .

点击查看代码
const ll N = 5e6 + 10, MX = 5e6, P = 1e9 + 7;
namespace SOLVE {
	ll k, n, m, mu[N], dk[N], sum[N], ans;
	bool vis[N]; std::vector <ll> prime;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline ll FastPow (ll a, ll b) {
		ll ans = 1;
		while (b) {
			if (b & 1) ans = ans * a % P;
			a = a * a % P, b >>= 1;
		}
		return ans;
	}
	inline void Pre () {
		mu[1] = 1, dk[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), mu[i] = -1;
			far (j, prime) {
				if (i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { mu[i * j] = 0; break; }
				mu[i * j] = -mu[i];
			}
			dk[i] = FastPow (i, k);
		}
		_for (i, 1, MX) _for (j, 1, MX / i) sum[i * j] += dk[i] * mu[j] % P;
		_for (i, 1, MX) sum[i] = ((sum[i - 1] + sum[i]) % P + P) % P;
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 0;
		for (ll l = 1, r = 0; l <= std::min (n, m); l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans = (ans + (sum[r] - sum[l - 1] + P) * (n / l) % P * (m / l) % P) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

[国家集训队] Crash的数字表格 / JZPTAB

硬推:

i=1nj=1mlcm(i,j)=i=1nj=1mijgcd(i,j)=k=1n1ki=1nj=1mij[gcd(i,j)=k]=k=1n1ki=1n/kj=1m/kij[gcd(i,j)=1]=k=1n1ki=1n/kj=1m/kk2ij[gcd(i,j)=1]=k=1nki=1n/kj=1m/kijdgcd(i,j)μ(d)=k=1nkd=1nμ(d)i=1n/dkj=1m/dkd2ij=k=1nkd=1nd2μ(d)(i=1n/dki)(j=1m/dkj)

T=dk,S(n)=(n+12)

k=1nkd=1nd2μ(d)(i=1n/dki)(j=1m/dkj)=k=1nkd=1nd2μ(d)S(nT)S(mT)=T=1nS(nT)S(mT)dTd2μ(d)Td=T=1nS(nT)S(mT)TdTdμ(d)

考虑线性筛出 g(T)=dTdμ(d) 后整除分块 .

卷的这两个都是积性函数所以 g(T) 也是积性函数,对于 T=ip(pP) 进行分类讨论:

  • i=1(TP)g(T)=1μ(1)+Tμ(T)=1T .
  • pi 的质因子:μ(p2)=0 所以产生不了任何贡献 .
  • pi:由于是积性函数所以直接算 g(T)=g(i)g(p) .
点击查看代码
const int N = 1e7 + 10, MX = 1e7, P = 1e8 + 9;
namespace SOLVE {
	int n, m, g[N], sum[N], s[N], ans;
	bool vis[N]; std::vector <int> prime;
	inline int rnt () {
		int x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline void Pre () {
		g[1] = 1;
		_for (i, 2, MX) {
			if (!vis[i]) prime.push_back (i), g[i] = 1 - i + P;
			far (j, prime) {
				if (1ll * i * j > MX) break;
				vis[i * j] = true;
				if (!(i % j)) { g[i * j] = g[i]; break; }
				g[i * j] = 1ll * g[i] * g[j] % P;
			}
		}
		_for (i, 1, MX) {
			sum[i] = (sum[i - 1] + 1ll * g[i] * i % P) % P;
			s[i] = (s[i - 1] + i) % P;
		}
		return;
	}
	inline void In () {
		n = rnt (), m = rnt ();
		if (n > m) std::swap (n, m);
		return;
	}
	inline void Solve () {
		ans = 0;
		for (int l = 1, r = 0; l <= n; l = r + 1) {
			r = std::min (n / (n / l), m / (m / l));
			ans = (ans + 1ll * (sum[r] - sum[l - 1] + P) * s[n / l] % P * s[m / l] % P) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%d\n", ans);
		return;
	}
}

[湖北省队互测2014] 一个人的数论

推式子:

i=1nik[gcd(i,j)=1]=i=1nikdi,dnμ(d)=dnμ(d)diik=dnμ(d)dki=1n/dik

发现后面自然数幂和 .

喜报:我不会伯努利数!

但是之前扰动法的闲话中写过(原来闲话能有这种用途):

Sk(n)=i=0nik=(n+1)k+1j=0k1(k+1j)Sj(n)(k+1)

还是可以看出来它是一个 k+1 次多项式的 .

f(x)=i=0xik=i=0k+1aixi .

那么继续推式子:

dnμ(d)dki=1n/dik=dnμ(d)dkf(nd)=dnμ(d)dki=0k+1ai(nd)i=i=0k+1ainidnμ(d)dki

g(n)=dnμ(d)dki,是个积性函数,所以 g(n)=i=1wg(piαi) . 考虑计算 g(piαi)mu 只有 d=1d=pi 时非零,易得 g(piαi)=μ(1)1ki+μ(pi)piki=1piki,即:

i=0k+1ainii=1w(1piki)

唯一的问题是 ai 怎么求,数据范围允许 O(d3),所以直接考虑直接高斯消元 .

点击查看代码
const ll W = 1e3 + 10, N = 110, P = 1e9 + 7;
namespace SOLVE {
	ll k, w, n, p[W], alpha[W], g[N][N], a[N], ans;
	inline ll rnt () {
		ll x = 0, w = 1; char c = getchar ();
		while (!isdigit (c)) { if (c == '-') w = -1; c = getchar (); }
		while (isdigit (c)) x = (x << 3) + (x << 1) + (c ^ 48), c = getchar ();
		return x * w;
	}
	inline ll FastPow (ll a, ll b) {
		ll ans = 1;
		while (b) {
			if (b & 1) ans = ans * a % P;
			a = a * a % P, b >>= 1;
		}
		return ans;
	}
	inline ll Inv (ll a) { return FastPow (a, P - 2); }
	inline void Build () {
		_for (i, 0, k + 1) {
			_for (j, 0, k + 1) g[i][j] = FastPow (i + 1, j);
			_for (j, 1, i + 1) g[i][k + 2] = (g[i][k + 2] + FastPow (j, k)) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Gauss () {
		_for (i, 0, k + 1) {
			ll l = i;
			_for (j, i + 1, k + 1) if (g[j][i] > g[l][i]) l = j;
			std::swap (g[i], g[l]);
			ll fm = Inv (g[i][i]);
			_for (j, i, k + 2) g[i][j] = g[i][j] * fm % P;
			_for (j, 0, k + 1) {
				if (i == j) continue;
				_for (l, i + 1, k + 2) g[j][l] = (g[j][l] + P - g[j][i] * g[i][l] % P) % P;
			}
		}
		_for (i, 0, k + 1) a[i] = g[i][k + 2];
		return;
	}
	inline void In () {
		k = rnt (), w = rnt (), n = 1;
		_for (i, 1, w) {
			p[i] = rnt (), alpha[i] = rnt ();
			n = n * FastPow (p[i], alpha[i]) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Solve () {
		Build (), Gauss ();
		ans = 0;
		_for (i, 0, k + 1) {
			ll prod = 1;
			_for (j, 1, w) prod = prod * (1 - FastPow (p[j], k - i + P - 1) + P) % P;
			ans = (ans + a[i] * FastPow (n, i) % P * prod % P) % P;
		}
		return;
	}
	inline void Out () {
		printf ("%lld\n", ans);
		return;
	}
}

本文作者:K8He

本文链接:https://www.cnblogs.com/K8He/p/mobius.html

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