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  • BZOJ2154 Crash的数字表格

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    本文作者:ljh2000 
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    Description

    今天的数学课上,Crash小朋友学习了最小公倍数(Least Common Multiple)。对于两个正整数a和b,LCM(a, b)表示能同时被a和b整除的最小正整数。例如,LCM(6, 8) = 24。回到家后,Crash还在想着课上学的东西,为了研究最小公倍数,他画了一张N*M的表格。每个格子里写了一个数字,其中第i行第j列的那个格子里写着数为LCM(i, j)。一个4*5的表格如下: 1 2 3 4 5 2 2 6 4 10 3 6 3 12 15 4 4 12 4 20 看着这个表格,Crash想到了很多可以思考的问题。不过他最想解决的问题却是一个十分简单的问题:这个表格中所有数的和是多少。当N和M很大时,Crash就束手无策了,因此他找到了聪明的你用程序帮他解决这个问题。由于最终结果可能会很大,Crash只想知道表格里所有数的和mod 20101009的值。

    Input

    输入的第一行包含两个正整数,分别表示N和M。

    Output

    输出一个正整数,表示表格中所有数的和mod 20101009的值。

    Sample Input

    4 5

    Sample Output

    122
    【数据规模和约定】
    100%的数据满足N, M ≤ 10^7。

     

    正解:线性筛+莫比乌斯反演

    解题报告:

      我跟网上的推导方法都不太一样,似乎我的更好理解一下吧...

      下面是我的推导过程:(不妨设n<m)

      ${sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{m}lcm(i,j)}$

      ${=sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{m}frac{ij}{gcd(i,j)}}$

      ${=sum_{g=1}^{n}sum_{i=1}^{left lfloor frac{n}{g} ight floor}sum_{j=1}^{left lfloor frac{m}{g} ight floor}sum_{t|i,t|j}mu (t)ijg}$

      令$S[n]=sum_{i=1}^{n}i$,则

      原式${=sum_{g=1}^{n}gsum_{t=1}^{leftlfloorfrac{n}{g} ight floor}mu (t)t^2 S(left lfloor frac{n}{gt} ight floor) S(left lfloor frac{m}{gt} ight floor)}$

      令$Q=gt$,换元得:

      原式${=sum_{Q=1}^{n}S(left lfloor frac{n}{Q} ight floor)S(left lfloor frac{m}{Q} ight floor)Qsum_{t|Q}mu (t)t}$

       不妨设${f(n)=sum_{t|n}mu(t)t}$

       则$f(n)$为积性函数,可以在$O(n)$的复杂度内,做线性筛时顺便递推得到:

         ${f(i*p)=f(i)*f(p) ,}$$i$ $mod$ $p$ ${!=0}$

          ${=f(i) ,}$$i$ $mod$ $p$ ${=0}$

      (p为质数)

      总复杂度:$O(n)$

     

    //It is made by ljh2000
    #include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <cstring>
    #include <cstdio>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    #include <queue>
    #include <complex>
    using namespace std;
    typedef long long LL;
    const int MAXN = 10000011;
    const int MOD = 20101009;
    int n,m,cnt,ans;
    int prime[MAXN],S[MAXN],f[MAXN];
    bool vis[MAXN];
    
    inline int getint(){
        int w=0,q=0; char c=getchar(); while((c<'0'||c>'9') && c!='-') c=getchar();
        if(c=='-') q=1,c=getchar(); while (c>='0'&&c<='9') w=w*10+c-'0',c=getchar(); return q?-w:w;
    }
    
    inline void work(){
    	n=getint(); m=getint(); if(n>m) swap(n,m); LL now;
    	f[1]=1;
    	for(int i=2;i<=n;i++) {
    		if(!vis[i]) { prime[++cnt]=i; f[i]=-i+1; }
    		for(int j=1;j<=cnt && i*prime[j]<=n;j++) {
    			vis[i*prime[j]]=1;
    			if(i%prime[j]==0) { f[i*prime[j]]=f[i]; break; }
    			now=(LL)f[i]*f[prime[j]]; now%=MOD;
    			f[i*prime[j]]=now;
    		}
    	}
    	for(int i=1;i<=m;i++) S[i]=S[i-1]+i,S[i]%=MOD;
    	for(int Q=1;Q<=n;Q++) {
    		now=(LL)S[n/Q]*S[m/Q]; now%=MOD; 
    		now*=f[Q]; now%=MOD;
    		now*=Q; now%=MOD;
    		ans+=now; ans%=MOD;
    	}
    	ans+=MOD; ans%=MOD;
    	printf("%d",ans);
    }
     
    int main()
    {
        work();
        return 0;
    }
    

      

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