这道题,先说一下单色三角形吧,推荐一篇noip的论文《国家集训队2003论文集许智磊》

链接:https://wenku.baidu.com/view/e87725c52cc58bd63186bd1b.html?from=search

单色三角形指的是n个顶点,有n(n-1)条边,很明显是每个点两两相连,那么这样所形成的所有三角形的边假如有两种颜色:红和黑。那么问一共有多少三角形的三边是一种颜色的个数。

,建议看一下那个论文,因为我只能直接给出你结论。  下面的数学符号:{...}为概率论中表示事件的符号(集合),|{...}| 表示集合的元素个数。

如图,可知  |{ 单色三角形事件 } |  =|{ 所有三角形 }| - |{ 非单色三角形  }|   很容易得 | { 所有三角形 } | = C3n=n(n-1)(n-2)/6;  那么就直接把| { 非单色三角形 } |求出来。

如图:非单色三角形有的情况和的情况, 但是无疑都存在两个顶点所连接的两个边都是异色。那么,我们就将这个图抽象成n个这样类似的图那么,如果知道顶点 i 的红色边 ai 的话, 那么 黑色边就是 n-1-ai, 那么,| { 包含 i 顶点的非单色三角形 } |=ai(n-1-ai);  那么,由加法原理得   | { 非单色三角形 } | = ∑ai(n-1-ai);

这样就可以计算出,所有单色三角形的个数了。


那么,我们先看看这个题的特性(ai, aj, ak){i<j<k}  S={ 满足两两互质,或者两两不互质 }。是不是相当于边的颜色为红色和为黑色呢?那么,ai  就相当于顶点

假如,我们已经知道了ai 与那些所给的数据 不互质的个数 bi 。(我们先说不互质的情况。至于为什么,一会下面理解了莫比乌兹反演就知道了。)

那么,|S|=|{ 所有(ai,aj, ak)的任意组合 }| - |{ !S }|    (!S表示S的反 )

还是,把重点放在| {!S} |  上,刚刚,我们是假设已知那些数据与ai不互质的个数bi, 但是怎么得到bi就涉及到另一个重大的问题。


莫比乌斯反演——容斥原理。

其实,这道题加深了我个人对莫比乌斯的理解吧。

都知道一般容斥原理的公式,|S1+S2+S3+S4+S5.....+Sk|=∑(-1)(n-1)∏(Sx...Sy)  (不知道的自己百度)

这个公式,用文氏图非常明显,是任何时间(集合)的子集之间的相互关系的一种,当然也是定义讲的好。

那么,数论呢?其实,它也有像一般容斥的公式,它就是莫比乌斯反演。只不过,它的集合就是以所有数为元素的集合,处理的对象很多是(x, y)这样的数对。


回到题上:当转化为gcd(ai,aj)=k, 那么,我们可以在数据ai中找出最大值max,得到一个k的范围 [ 1, max], 先记录枚举当数据ai中质数因子为k的个数,记录为 mk。这样就得到了[ 1, max ]为质因子的数的个数{m}。

这时,把 gcd(x, y)!=1 这个拿出来,由x, y的唯一质数分解得,∑|{gcd(x, 1)=1}|-∑| {gcd(x,y)=k} | +∑|{gcd(x, y)=n*m}|-∑|{gcd(x, y)=nmh}|....=∑u(d)F(n/d);  (感觉这里写的有些毛病。)

ac代码:

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define ll long long
const int maxn = 1e5 + ;
int a[maxn];
int vis[maxn];
int mu[maxn];
int prime[maxn]; void mobius()
{
mu[] = ;
int cnt = ;
for (int i = ; i < maxn; ++i)
{
if (!vis[i]){ prime[cnt++] = i; mu[i] = -;}
for (int j = ; j < cnt&&prime[j] * i < maxn; ++j)
{
vis[prime[j] * i] = ;
if (i%prime[j] == ){ mu[prime[j] * i] = ; break; }
mu[prime[j] * i] = -mu[i];
}
}
}
int maxx;
ll n, hz[maxn], num[maxn]; void solve()
{
memset(hz, , sizeof(hz));
memset(num, , sizeof(num));
for (int i = ; i <= maxx; ++i)
{
for (int j = i; j <= maxx; j += i) //寻找i的倍数的个数
num[i] += vis[j];
for (int j = i; j <= maxx; j += i)
hz[j] += mu[i] * num[i];
}
ll ans = ;
for (int i = ; i < n; ++i)
{
if (a[i] != )
{
ans += 1LL*(hz[a[i]]*(n - - hz[a[i]]));
}
}
ans = n*(n - ) * 1LL * (n - ) / - ans / ;
printf("%lld\n", ans);
} int main()
{
int t;
scanf("%d", &t);
mobius();
while (t--)
{
memset(vis, , sizeof(vis));
memset(a, , sizeof(a));
scanf("%lld", &n);
maxx = ;
for (int i = ; i < n; ++i)
{
scanf("%lld", &a[i]);
++vis[a[i]];
maxx = max(maxx, a[i]);
}
solve();
}
}

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