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  • Product(欧拉函数)

    原题地址

    先吐槽一波:凉心出题人又卡时间又卡空间

    先来化简一波柿子

    [prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}frac{lcm(i,j)}{gcd(i,j)} ]

    [=prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}frac{i*j}{gcd(i,j)^2} ]

    [=(prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}i*j)*(prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}gcd(i,j))^{-2} ]

    先看前面的那一坨:

    [prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}i*j ]

    [=prod_{i=1}^{n}(i^n*n!)$(不理解可以把上述式子打开,就可以发现了) $$=(n!)^{n}*prod_{i=1}^{n}i^n]

    [=(n!)^n*(n!)^n ]

    [=(n!)^{2n} ]

    然后我们来看后面那一坨(先不看-2次方):

    [prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}gcd(i,j) ]

    [=prod_{d=1}^{n}prod_{i=1}^{n}prod_{j=1}^{n}[gcd(i,j)==d] ]

    [=prod_{d=1}^{n}d^{sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{n}[gcd(i,j)==d]} ]

    [=prod_{d=1}^{n}d^{sum_{i=1}^{frac{n}{d}}sum_{j=1}^{frac{n}{d}}[gcd(i,j)==1]} ]

    先只看指数:

    [sum_{i=1}^{frac{n}{d}}sum_{j=1}^{frac{n}{d}}[gcd(i,j)==1] ]

    这不就是仪仗队吗?

    所以我们只要求出啦欧拉函数前缀和,就可以用欧拉函数(O(1))算出指数了~

    所以我们把柿子综合一下:

    令$$sum[x]=sum_{i=1}^xphi(i)$$

    原式化为:$$(n!)^{2n}(Pi_{d=1}^{n}d^{2sum[frac{n}{d}]-1})^{-2}$$

    然后我们就可以(O(nlogn))求出答案了

    最后注意一下,因为欧拉函数前缀和会爆int,所以要用longlong,但是这样就会MLE,所以我们要考虑优化

    根据欧拉定理,因为模数为质数,所以(phi(mod)=mod-1),所以原式我们可以进一步化为:

    [(n!)^{2n}*(prod_{d=1}^{n}d^{(2*sum[frac{n}{d}]-1)\%(mod-1)})^{-2} ]

    这样就可以不需要longlong了

    下面给出代码:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define il inline
    #define re register
    #define debug printf("Now is Line : %d
    ",__LINE__)
    #define file(a) freopen(#a".in","r",stdin);freopen(#a".out","w",stdout)
    #define ll long long
    #define mod 104857601
    il int read()
    {
        re int x=0,f=1;re char c=getchar();
        while(c<'0'||c>'9') {if(c=='-') f=-1;c=getchar();}
        while(c>='0'&&c<='9') x=x*10+c-48,c=getchar();
        return x*f;
    }
    #define maxn 1000000+5
    int n,cnt,ans1=1,prim[80000],ans2=1,pai[maxn];
    bool vis[maxn];
    il int qpow(int a,ll b)
    {
        int r=1;
        while(b)
        {
            if(b&1ll) r=1ll*r*a%mod;
            b>>=1ll;
            a=1ll*a*a%mod;
        }
        return r;
    }
    int main()
    {
        n=read();
        pai[1]=1;
        for(re int i=2;i<=n;++i)
        {
        	ans1=1ll*ans1*i%mod;
            if(!vis[i]) prim[++cnt]=i,pai[i]=i-1;
            for(re int j=1;j<=cnt;++j)
            {
                if(prim[j]*i>n) break;
                vis[prim[j]*i]=1;
                if(i%prim[j]==0) {pai[i*prim[j]]=pai[i]*prim[j];break;}
                pai[i*prim[j]]=pai[prim[j]]*pai[i];
            }
        }
        for(re int i=1;i<=n;++i) pai[i]=pai[i]*2+pai[i-1]%(mod-1);
        ans1=qpow(ans1,2*n);
        for(re int i=2;i<=n;++i) ans2=1ll*ans2*qpow(i,pai[n/i]-1)%mod;
        printf("%d",(1ll*ans1*qpow(1ll*ans2*ans2%mod,mod-2))%mod);
        return 0;
    }
    
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