数论知识点总结(noip范围)
数论知识点:
约数个数和约数和公式(例题:POJ1845 分治思想):
质因数分解 p1^k1xp2^k2xp3^k3...pn^kn
约数个数和:(1+k1)(1+k2)...(1+kn)
所有约数和=(1+p1+p1^2+...+p1^k1)...(1+pn+pn^2+...+pn^kn)
求和方法:因式分解+分治
或者等比数列求和+拓展GCD求逆元
欧拉定理:若GCD(x,y)≡1,则x^(φ(y))≡1(mode y)
特殊:费马小定理:若y是质数,且x,y互质,则x^(y-1)≡1 (mode y)
推论:降幂公式:若GCD(x,y)≡1,则a^x≡a^(x%φ(y))(mode y)
若GCD(x,y)≠ 1,则a^x≡a^(x%φ(y)+φ(y))(mode y)
欧拉函数:φ(x),其中若x为质数,则φ(x)=x-1,且欧拉函数为积性函数(人话:可以线性筛!!!)
gcd与lcm:GCD(x,y)xLCM(x,y)=xy
拓展GCD:ax≡y (mod p)
刚刚写计算器,发现我对拓展gcd的理解出现了漏洞......
(我发现我忽略了使用拓展gcd的第一步,上来就递归......)
使用拓展gcd步骤如下:
给定不定方程ax≡y(mode p)
首先求gcd(a,p)=t ①
若y mode t !=0,则原方程无整数解
若y mode t = 0,则:
a/=t,y/=t,p/=t ②
即将原方程化为a0x+p0z=y0的形式
接下来求出a0x+p0z=1 ③的一组整数解x0,z0
此时才用到拓展gcd
其解法:辗转相除至b=0,此时赋值x=1,y=0,回溯时修改x=y0,y=x0-(a/b)y0
然后再算出x=y0*x0+kp0(k∈Z)
z=y0*z0+kp0(k∈Z) ④
最后化出正整数(取模加模再取模)即可 ⑤
所以拓展gcd是至少有5步的!
(然而我只记得辗转相除再赋值...所以计算器WA了一下午...)
求逆元:拓展GCD,费马-欧拉定理,线性筛
中国剩余定理:已知
x%a0≡a1,x%b0≡b1,x%c0≡c1
令M1=b0xc0,M2=a0xc0,M3=a0xb0
则原方程可变为:
M1x1≡1(mode a0)
M2x2≡1(mode b0)
M3x3≡1(mode c0)
显然可用拓展gcd解出x1,x2,x3
那么,所求x=(M1a1x1+M2a2x2+M3a3x3)%(LCM(a0,b0,c0))
结论:中国剩余定理给出了一系列模方程组,可以采用拓展GCD将上述方程拓展到n个,采用拓展gcd解之即可
通解: 对于x%a0≡b0...等一系列方程组
我们可以令M=Πai
对于每一个xi,求出Mixi≡1(mode ai)的xi
其中Mi=M/ai
则最终所求的x=Σ(Mibixi)%M
例:曹冲养猪
线性筛:线性筛可以筛:
素数+欧拉函数:
void eular()
{
for(int i=2;i<=maxN;i++)
{
if(used[i]==0)
{
prime[++cnt]=i;
phi[i]=i-1;
}
for(int j=1;j<=cnt&&i*prime[j]<=maxN;j++)
{
used[i*prime[j]]=1;
if(i%prime[j]==0)
{
phi[i*prime[j]]=phi[i]*prime[j];
break;
}else
{
phi[i*prime[j]]=phi[i]*(prime[j]-1);
}
}
}
}
素数+约数个数:
void make(int n)//线性筛
{
f[1]=1;//初值
for(int i=2;i<=n;i++)
{
if(used[i]==0)//未被标记
{
f[i]=2;//该数为素数
p[++cnt]=i;
d[i]=1;//该数最大次数为1
}
for(int j=1;j<=cnt&&i*p[j]<=n;j++)
{
used[i*p[j]]=1;//打标记
if(i%p[j]==0)//该数中有这一质因子
{
f[i*p[j]]=f[i]/(d[i]+1)*(d[i]+2);//此二数之积的因数个数应为其中一数的因数个数再多一个该质数
d[i*p[j]]=d[i]+1;//最小质因子最高次幂就是其加上1
break;
}
f[i*p[j]]=f[i]*2;//搞定
d[i*p[j]]=1;
}
}
}
对模mode的逆元:
void init()
{
inv[1]=1;
for(int i=2;i<=maxn;i++)
{
inv[i]=(mode-mode/i)*inv[mode%i]%mode;
}
inv[0]=1;
for(int i=1;i<=maxn;i++)
{
inv[i]=inv[i-1]*inv[i]%mode;
}
jiecheng[1]=1;
for(int i=2;i<=maxn;i++)
{
jiecheng[i]=jiecheng[i-1]*i%mode;
}
}
以及混合起来的万能筛:
#include <cstdio>
#define mode 998244353
#define maxn 1000000
using namespace std;
bool used[1000006];
int prime[1000006];//素数
int fac[1000006];//约数个数
int mi[1000006];//约数的最高次幂
int inv[1000006];//对mode的逆元
int phi[1000006];//欧拉函数
int cnt=0;
void init()
{
inv[0]=1;
inv[1]=1;
fac[1]=1;
for(int i=2;i<=maxn;i++)
{
inv[i]=(mode-mode/i)*inv[mode%i]%mode;
if(!used[i])
{
prime[++cnt]=i;
fac[i]=2;
mi[i]=1;
phi[i]=i-1;
}
for(int j=1;j<=cnt&&i*prime[j]<=maxn;j++)
{
used[i*prime[j]]=1;
if(i%prime[j]==0)
{
fac[i*prime[j]]=fac[i]/(mi[i]+1)*(mi[i]+2);
mi[i*prime[j]]=mi[i]+1;
phi[i*prime[j]]=phi[i]*prime[j];
break;
}
phi[i*prime[j]]=phi[i]*phi[prime[j]];
fac[i*prime[j]]=fac[i]*2;
mi[i*prime[j]]=1;
}
}
}
int main()
{
init();
for(int i=1;i<=cnt;i++)
{
printf("%d\n",prime[i]);
}
return 0;
}
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