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  • P4240 毒瘤之神的考验 [莫比乌斯反演]

    神仙莫比乌斯反演。

    有个结论。

    (varphi(i imes j) = huge{left(frac{varphi(i) imes varphi(j) imes gcd(i,j)}{varphi(gcd(i,j))} ight)})

    首先假设 (nleq m)

    (sum_i sum_j varphi(i imes j) = sum_i sum_j {large left(frac{varphi(i) imes varphi(j) imes gcd(i,j)}{varphi(gcd(i,j))} ight)})

    枚举(gcd)

    (sum_d sum_i sum_j frac{varphi(i) imes varphi(j) imes gcd(i,j)}{varphi(gcd(i,j))}[gcd(i,j) = d])

    然后
    (sum_d {left(frac{d}{varphi(d)} ight)} sum_i^{frac{n}{d}} sum_j^{frac{m}{d}}varphi(i imes d) varphi(j imes d)[gcd(i,j) = 1])

    发现 (gcd) 可以用 (mu)

    (sum_{d|x} mu(d) = [x=1])

    (sum_d {left(frac{d}{varphi(d)} ight)}sum_i^{frac{n}{d}} sum_j^{frac{m}{d}}varphi(i imes d) varphi(j imes d){left(sum_{k|gcd(i,j)} mu(k) ight)})

    然后顺手枚举一波 (k)

    (sum_d {left(frac{d}{varphi(d)} ight)} sum_{k}^{frac{n}{d}}mu(k) sum_{i}^{frac{n}{kd}}sum_j^{frac{m}{kd}}varphi(i imes kd) imes varphi(j imes kd))

    改变枚举顺序,令 (T=k imes d)

    (sum_T sum_{k|T} mu(frac{T}{k}) frac{d}{varphi(d)} sum_i^{frac{n}{T}} sum_j^{frac{m}{T}} varphi(i imes T) imes varphi(j imes T))

    然后我们搞搞 (F(T) = sum_T sum_{k|T} mu(frac{T}{k}))

    ((T, n, m) = sum_i^{frac{n}{T}} sum_j^{frac{m}{T}} varphi(i imes T) imes varphi(j imes T))

    发现其实可以令 (G(x, y) = sum_i^x varphi(i imes y))

    (G(x, y) = G(x - 1, y) + varphi(xy))

    然后整个式子就变成了 (sum_T F(T) imes G(frac{n}{T},T) imes G(frac{m}{T},T))

    (G) 可以直接暴力算,因为这个玩意是调和级数的。

    但是发现这个答案数组不能搞得太大,所以需要一个根号分治,(leq B) 的部分暴力,(geq B+1) 的整除分块。

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