51Nod 1238 - 最小公倍数之和 V3(毒瘤数学+杜教筛)
题目
推导
∑i=1n∑j=1nlcm(i,j)~~~\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}lcm(i,j) ∑i=1n∑j=1nlcm(i,j)
=∑i=1n∑j=1nijgcd(i,j)=\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}\frac{ij}{gcd(i,j)}=∑i=1n∑j=1ngcd(i,j)ij
=∑i=1nd−1∑i=1n∑j=1nij[gcd(i,j)==d]=\sum_{i=1}^{n}d^{-1}\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}ij[gcd(i,j)==d]=∑i=1nd−1∑i=1n∑j=1nij[gcd(i,j)==d]
=∑i=1nd∑i=1⌊nd⌋∑j=1⌊nd⌋ij[gcd(i,j)==1]=\sum_{i=1}^{n}d\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}ij[gcd(i,j)==1]=∑i=1nd∑i=1⌊dn⌋∑j=1⌊dn⌋ij[gcd(i,j)==1]
=∑i=1nd∑i=1⌊nd⌋i∑j=1⌊nd⌋j[gcd(i,j)==1]=\sum_{i=1}^{n}d\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}i\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}j[gcd(i,j)==1]=∑i=1nd∑i=1⌊dn⌋i∑j=1⌊dn⌋j[gcd(i,j)==1]
=∑i=1nd(2∑i=1⌊nd⌋i∑j=1ij[gcd(i,j)==1]−1)=\sum_{i=1}^{n}d(2\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}i\sum_{j=1}^{i}j[gcd(i,j)==1]-1)=∑i=1nd(2∑i=1⌊dn⌋i∑j=1ij[gcd(i,j)==1]−1)
=∑i=1nd(2∑i=1⌊nd⌋iiφ(i)+[i==1]2−1)=\sum_{i=1}^{n}d(2\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}i\frac{i\varphi(i)+[i==1]}{2}-1)=∑i=1nd(2∑i=1⌊dn⌋i2iφ(i)+[i==1]−1)
=∑i=1nd∑i=1⌊nd⌋i2φ(i)=\sum_{i=1}^{n}d\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}i^2\varphi(i)=∑i=1nd∑i=1⌊dn⌋i2φ(i)
子问题:
求∑i=1ni2φ(i)\sum_{i=1}^{n}i^2\varphi(i)∑i=1ni2φ(i)
令f(i)=i2φ(i)f(i)=i^2\varphi(i)f(i)=i2φ(i)
使用狄利克雷卷积,卷一个g(i)=i2g(i)=i^2g(i)=i2
那么:
∑i=1n(f∗g)(i)~~~~\sum_{i=1}^{n}(f*g)(i) ∑i=1n(f∗g)(i)
=∑i=1n∑d∣if(d)g(id)=\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|i}^{}f(d)g(\frac{i}{d})=∑i=1n∑d∣if(d)g(di)
=∑i=1n∑d∣id2φ(d)(id)2=\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|i}^{}d^2\varphi(d)(\frac{i}{d})^2=∑i=1n∑d∣id2φ(d)(di)2
=∑i=1ni2∑d∣iφ(d)=\sum_{i=1}^{n}i^2\sum_{d|i}^{}\varphi(d)=∑i=1ni2∑d∣iφ(d)
=∑i=1ni3=\sum_{i=1}^{n}i^3=∑i=1ni3
=n2(n+1)24=\frac{n^2(n+1)^2}{4}=4n2(n+1)2
又因为:
∑i=1n∑d∣id2φ(d)(id)2~~~~\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|i}^{}d^2\varphi(d)(\frac{i}{d})^2 ∑i=1n∑d∣id2φ(d)(di)2
=∑i=1ni2∑d=1⌊ni⌋d2φ(d)=\sum_{i=1}^{n}i^2\sum_{d=1}^{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}d^2\varphi(d)=∑i=1ni2∑d=1⌊in⌋d2φ(d)
=∑i=2ni2∑d=1⌊ni⌋d2φ(d)+∑i=1ni2φ(i)=\sum_{i=2}^{n}i^2\sum_{d=1}^{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}d^2\varphi(d)+\sum_{i=1}^{n}i^2\varphi(i)=∑i=2ni2∑d=1⌊in⌋d2φ(d)+∑i=1ni2φ(i)
=n2(n+1)24=\frac{n^2(n+1)^2}{4}=4n2(n+1)2
所以:
∑i=1ni2φ(i)=n2(n+1)24−∑i=2ni2∑d=1⌊ni⌋d2φ(d)\sum_{i=1}^{n}i^2\varphi(i)=\frac{n^2(n+1)^2}{4}-\sum_{i=2}^{n}i^2\sum_{d=1}^{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}d^2\varphi(d)∑i=1ni2φ(i)=4n2(n+1)2−∑i=2ni2∑d=1⌊in⌋d2φ(d)
使用杜教筛将时间复杂度降到O(n23)O(n^{\frac{2}{3}})O(n32)
数学太难了QAQ
代码:
#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cstring>
#include<map>
#include<algorithm>
#define maxn 5000000
#define INF 0x3f3f3f3f
#define MOD 1000000007
#define two 500000004
#define six 166666668
using namespace std;
inline long long getint()
{
long long num=0,flag=1;char c;
while((c=getchar())<'0'||c>'9')if(c=='-')flag=-1;
while(c>='0'&&c<='9')num=num*10+c-48,c=getchar();
return num*flag;
}
long long n;
bool not_prime[maxn+5];
int prime[maxn+5],cnt;
long long phi[maxn+5];
map<long long,long long>M;
inline void init()
{
phi[1]=1;
for(int i=2;i<=maxn;i++)
{
if(!not_prime[i])prime[++cnt]=i,phi[i]=i-1;
for(int j=1;j<=cnt&&i*prime[j]<=maxn;j++)
{
not_prime[i*prime[j]]=1;
if(i%prime[j])phi[i*prime[j]]=phi[i]*phi[prime[j]];
else{phi[i*prime[j]]=phi[i]*prime[j];break;}
}
}
for(int i=1;i<=maxn;i++)(phi[i]*=1ll*i*i%MOD)%=MOD;
for(int i=1;i<=maxn;i++)(phi[i]+=phi[i-1])%=MOD;
}
inline long long getsqr(long long x)
{return x%MOD*((x+1)%MOD)%MOD*((2*x+1)%MOD)%MOD*six%MOD;}
inline long long solve(long long x)
{
if(x<=maxn)return phi[x];
if(M.count(x))return M[x];
long long sum=x%MOD*((x+1)%MOD)%MOD*two%MOD;
(sum*=sum)%=MOD;
for(long long i=2,j;i<=x;i=j+1)
{
j=x/(x/i);
(sum-=(getsqr(j)-getsqr(i-1))%MOD*solve(x/i)%MOD)%=MOD;
(sum+=MOD)%=MOD;
}
return M[x]=sum;
}
int main()
{
init();
n=getint();
long long sum=0;
for(long long i=1,j;i<=n;i=j+1)
{
j=n/(n/i);
(sum+=1ll*(j+i)%MOD*(j-i+1)%MOD*two%MOD*solve(n/i)%MOD)%=MOD;
}
printf("%lld\n",sum);
}
51Nod 1238 - 最小公倍数之和 V3(毒瘤数学+杜教筛)的更多相关文章
- 51nod1238 最小公倍数之和 V3 莫比乌斯函数 杜教筛
题意:求\(\sum_{i = 1}^{n}\sum_{j = 1}^{n}lcm(i, j)\). 题解:虽然网上很多题解说用mu卡不过去,,,不过试了一下貌似时间还挺充足的,..也许有时间用phi ...
- 51nod 1238 最小公倍数之和 V3
51nod 1238 最小公倍数之和 V3 求 \[ \sum_{i=1}^N\sum_{j=1}^N lcm(i,j) \] \(N\leq 10^{10}\) 先按照套路推一波反演的式子: \[ ...
- 51NOD 1238 最小公倍数之和 V3 [杜教筛]
1238 最小公倍数之和 V3 三种做法!!! 见学习笔记,这里只贴代码 #include <iostream> #include <cstdio> #include < ...
- 51nod 1238 最小公倍数之和 V3 【欧拉函数+杜教筛】
首先题目中给出的代码打错了,少了个等于号,应该是 G=0; for(i=1;i<=N;i++) for(j=1;j<=N;j++) { G = (G + lcm(i,j)) % 10000 ...
- 51Nod.1237.最大公约数之和 V3(莫比乌斯反演 杜教筛 欧拉函数)
题目链接 \(Description\) \(n\leq 10^{10}\),求 \[\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^ngcd(i,j)\ mod\ (1e9+7)\] \(Soluti ...
- 51nod 1220 约数之和【莫比乌斯反演+杜教筛】
首先由这样一个式子:\( d(ij)=\sum_{p|i}\sum_{q|j}[gcd(p,q)==1]\frac{pj}{q} \)大概感性证明一下吧我不会证 然后开始推: \[ \sum_{i=1 ...
- 51Nod 1238 最小公倍数之和V3
题目传送门 分析: 现在我们需要求: \(~~~~\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}lcm(i,j)\) \(=\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}\frac ...
- 【51nod】1238 最小公倍数之和 V3 杜教筛
[题意]给定n,求Σi=1~nΣj=1~n lcm(i,j),n<=10^10. [算法]杜教筛 [题解]就因为写了这个非常规写法,我折腾了3天…… $$ans=\sum_{i=1}^{n}\s ...
- [51Nod 1238] 最小公倍数之和 (恶心杜教筛)
题目描述 求∑i=1N∑j=1Nlcm(i,j)\sum_{i=1}^N\sum_{j=1}^Nlcm(i,j)i=1∑Nj=1∑Nlcm(i,j) 2<=N<=10102<=N ...
随机推荐
- 关于axios的一些封装
关于Axios的封装 为何需要在封装 应用场景,项目中涉及100个AJAX请求,其中: 1.其中60个需要在请求头header设置token headers: {token: token}用于权限校验 ...
- gulp插件使用
//引入gulp组件 var gulp=require('gulp'); //创建任务 gulp.task('hello',function(){ console.log('hello'); }); ...
- Qt、Vc下用fopen打开中文名字的文件(转换成Unicode后,使用_wfopen函数)
在做一个Qt项目的时候,完成上传文件时,通过fopen打开文件用来读时发现fopen不能打开中文的文件名,自己在网查找一下,解决方法如下 参考:http://weidaohang.org/wanglu ...
- QString 转换为 char *
一.QString 转换为 char * 将 QString 转 char *,需要用到 QByteArray 类,QByteArray 类的说明详见 Qt 帮助文档. 因为 char * 最后都有一 ...
- 再也不学Threadlocal了,看这一篇就忘不掉了(万字总结)
为什么要学习ThreadLocal呢?因为面试官经常问,而且在线程中使用它可以给我们提供一个线程内的本地局部变量,这样就可以减少在一个线程中因为多函数之间的操作导致共享变量传值的复杂性,说白了,我们使 ...
- seek方法补充
seek 默认模式是从文件的开始移动光标,一共有0.1.2三种模式 f=open('seek.txt','r',encoding='utf-8') print(f.tell()) f.seek(10, ...
- Linux下搭建实现HttpRunnerManager的异步执行、定时任务及任务监控
前言 在之前搭建的HttpRunnerManager接口测试平台,我们还有一些功能没有实现,比如异步执行.定时任务.任务监控等,要完成异步执行,需要搭建 RabbitMQ 等环境,今天我们就来实现这些 ...
- 最长公共前缀 leetcode 14
方法一(纵向扫描) 解题思路 先计算出数组中最小的字符串长度,这样就避免了越界的情况,思路更加明确,但同时时间复杂度就相应的上升了. 先计算所有字符串在同一列上的字符是否相同,然后依次向后延伸. 代码 ...
- 004使用u-boot烧写裸版程序
- $POJ$2976 $Dropping\ tests$ 01分数规划+贪心
正解:01分数规划 解题报告: 传送门! 板子题鸭,,, 显然考虑变成$a[i]-mid\cdot b[i]$,显然无脑贪心下得选出最大的$k$个然后判断是否大于0就好(,,,这么弱智真的算贪心嘛$T ...