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  • NOI2010 能量采集

    传送门

    这个题观察一下之后发现,答案就是求

    [sum_{i=1}^nsum_{j=1}^mgcd(i,j) *2 - 1 ]

    那我们的目标就是求(sum_{i=1}^nsum_{j=1}^mgcd(i,j)),先老套路转化成枚举gcd:

    [sum_{i=1}^nsum_{j=1}^msum_{d=1}^nd[gcd(i,j)=d] ]

    继续套路,把d除进去,然后因为莫比乌斯函数(sum_{d|n}mu(d) = [n=1])的性质,我们转化式子

    [sum_{d=1}^ndsum_{i=1}^{frac{n}{d}}sum_{j=1}^{frac{m}{d}}sum_{p|i,p|j}mu(p) ]

    把各项(sum)之间的限制条件互相交换一下。之后发现,其实对于每一个枚举的p,i,j能取到的个数是一个可计算的定值,也就是式子可以变成如下情况:

    [sum_{d=1}^ndsum_{p=1}^{frac{n}{d}}mu(p)leftlfloorfrac{n}{dp} ight floorleftlfloorfrac{m}{dp} ight floor ]

    这个式子乱七八糟的。有大佬在题解中说:看着这堆dp就很不爽。那我们用T来替代dp。

    把T带入其实要做很多变化,比较显然的不说了,主要是两层(sum)的嵌套改变比较让人难受。(sum_p^{frac{n}{d}})变成(sum_{T=1}^n)比较好理解,这个上下同乘d即可。至于(sum_{d=1}^n)如何变成(sum_{d|T}),这个我不是完全明白,大致的理解是,因为d必然是T的一个因子,所以其实这和d直接进行枚举基本是一样的,只是把原来的外层循环变到里面,里层循环变到外面。

    那么式子就变成了:

    [sum_{T=1}^nsum_{d|T}dmu(frac{T}{d})leftlfloorfrac{n}{T} ight floorleftlfloorfrac{m}{T} ight floor ]

    然后根据莫比乌斯反演,我们发现(sum_{d|T}dmu(frac{T}{d}) = varphi(T))

    所以我们最后要求的就是

    [sum_{T=1}^nvarphi(T)leftlfloorfrac{n}{T} ight floorleftlfloorfrac{m}{T} ight floor ]

    这个我们直接把欧拉函数筛出来求前缀和,用整除分块做一下就好了。

    或者还有一种更简便的推导。

    直接用欧拉函数的性质,我们对于每个gcd枚举他的因子,改为用这些因子的欧拉函数之和表示。

    [sum_{i=1}^nsum_{j=1}^msum_{d|i,d|j} varphi(d) ]

    还是把各项(sum)之间的限制条件进行变换,直接可以得到

    [sum_{d=1}^nvarphi(d)leftlfloorfrac{n}{d} ight floorleftlfloorfrac{m}{d} ight floor ]

    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    #include<cstring>
    #include<iostream>
    #include<cmath>
    #include<set>
    #include<vector>
    #include<map>
    #include<queue>
    #define rep(i,a,n) for(int i = a;i <= n;i++)
    #define per(i,n,a) for(int i = n;i >= a;i--)
    #define enter putchar('
    ')
    #define fr friend inline
    #define y1 poj
    #define mp make_pair
    #define pr pair<int,int>
    #define fi first
    #define sc second
    #define pb push_back
    
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int M = 200005;
    const int INF = 1000000009;
    const double eps = 1e-7;
    
    int read()
    {
        int ans = 0,op = 1;char ch = getchar();
        while(ch < '0' || ch > '9') {if(ch == '-') op = -1;ch = getchar();}
        while(ch >= '0' && ch <= '9') ans = ans * 10 + ch - '0',ch = getchar();
        return ans * op;
    }
    
    int a,b,c,d,k,p[M],mu[M],tot,n,phi[M],m;
    ll sum[M];
    bool np[M];
    
    void euler()
    {
       np[1] = 1,phi[1] = 1;
       rep(i,2,M-2)
       {
          if(!np[i]) p[++tot] = i,phi[i] = i-1;
          for(int j = 1;i * p[j] <= M-2;j++)
          {
         np[i * p[j]] = 1;
         if(!(i % p[j])) {phi[i * p[j]] = phi[i] * p[j];break;}
         phi[i * p[j]] = phi[i] * (p[j] - 1);
          }
       }
       rep(i,1,M-2) sum[i] = sum[i-1] + phi[i];
    }
    
    ll solve(ll a,ll b)
    {
       ll lim = min(a,b),ans = 0;
       for(int i = 1,j;i <= lim;i = j + 1)
       {
          j = min(a / (a / i),b / (b / i));
          ans += (ll)(a / i) * (ll)(b / i) * (sum[j] - sum[i-1]);
       }
       return ans * 2 - a * b;
    }
    
    int main()
    {
       euler();
       n = read(),m = read();
       printf("%lld
    ",solve(n,m));
       return 0;
    }
    
    
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