证:$displaystyle sum_{i=1}^n mu (i)^2 = sum_{i=1}^{left lfloor sqrt n ight floor}mu (i)left lfloor frac{n}{i^2} ight floor$,其中 $mu (x)$ 为莫比乌斯函数.
分析:
在等式的推到中,最重要的是理解一个等式的含义。
上式左边其实是求 $1 sim n$ 中无平方因子数的个数,右边相当于枚举 $n$ 的平方因子,再乘以容斥系数。
因此,也找到了严格证明的方法了。
证:
设 $f(x)$ 为 $x$ 的最大的平方因子。
于是 $displaystyle sum_{i=1}^n mu (i)^2 = sum_{i=1}^n[f(i)==1]$(最大平方因子为1)。
使用经典套路:
$$
egin{aligned}
sum_{i=1}^n mu (i)^2 & = sum_{i=1}^n[f(i)==1]\
&= sum_{i=1}^nvarepsilon(f(i))\
&= sum_{i=1}^nsum_{d|f(i)}mu (d)
end{aligned}$$
改变枚举顺序:
$$
egin{aligned}
sum_{i=1}^nsum_{d|f(i)}mu(d) & = sum_{d=1}^n mu (d)sum_{i=1}^n d^2 | i\
&= sum_{d=1}^n mu (d)left lfloor frac{n}{d^2}
ight
floor \
&= sum_{d=1}^{sqrt n} mu (d)left lfloor frac{n}{d^2}
ight
floor
end{aligned}$$
证毕