莫比乌斯反演

参考这篇文章:ACdreamer

 

莫比乌斯反演在数论中占有重要的地位,许多情况下能大大简化运算。那么我们先来认识莫比乌斯反演公式。

 

定理:是定义在非负整数集合上的两个函数,并且满足条件,那么我们得到结论

 

     

 

在上面的公式中有一个函数,它的定义如下:

 

    (1)若,那么

    (2)若均为互异素数,那么

    (3)其它情况下

 

 

对于函数,它有如下的常见性质:

 

    (1)对任意正整数

  

                            

 

        (2)对任意正整数

 

         

 

线性筛选求莫比乌斯反演函数代码。

 

有了上面的知识,现在我们来证明莫比乌斯反演定理。

 

证明

 

 

证明完毕!

 

嗯,有了莫比乌斯反演,很多问题都可以简化了,接下来我们来看看莫比乌斯反演在数论中如何简化运算的。

 

 

题目:http://bz.cdqzoi.com/JudgeOnline/problem.php?id=2818

 

题意:给一个正整数,其中,求使得为质数的的个数,

 

分析:对于本题,因为是使得为质数,所以必然要枚举小于等于的质数,那么对于每一个质数,只

     需要求在区间中,满足有序对互质的对数。

 

     也就是说,现在问题转化为:在区间中,存在多少个有序对使得互质,这个问题就简单啦,因为

     是有序对,不妨设,那么我们如果枚举每一个,小于有多少个互素,这正是欧拉函数。所以

     我们可以递推法求欧拉函数,将得到的答案乘以2即可,但是这里乘以2后还有漏计算了的,那么有哪些呢?

     是且为素数的情况,再加上就行了。

 


 

嗯,上题不算太难,普通的欧拉函数就可以搞定,接下来我们来看看它的升级版。

 

题意:给定两个数,其中,求为质数的有多少对?其中的范

     围是

 

分析:本题与上题不同的是不一定相同。在这里我们用莫比乌斯反演来解决,文章开头也说了它能大大简化

     运算。我们知道莫比乌斯反演的一般描述为:

 

     

 

     其实它还有另一种描述,本题也是用到这种。那就是:

 

     

 

     好了,到了这里,我们开始进入正题。。。

 

     对于本题,我们设

 

     为满足的对数

     为满足的对数

 

     那么,很显然,反演后得到

 

     因为题目要求是为质数,那么我们枚举每一个质数,然后得到

 

     

 

     如果直接这样做肯定TLE,那么我们必须优化。

 

     我们设,那么继续得到

 

     到了这里,可以看出如果我们可以先预处理出所有的对应的的值,那么本题就解决了。

 

     我们设,注意这里为素数,

 

     那么,我们枚举每一个,得到,现在分情况讨论:

 

     (1)如果整除,那么得到

 

       

 

     (2)如果不整除,那么得到

 

       

 

 

 

posted @ 2017-08-15 19:56  HuaZhang  阅读(236)  评论(0编辑  收藏  举报