关于一些函数求前缀和的问题

本文深入探讨了高难度的数论问题,包括求解特定函数的和、利用杜教筛优化计算,以及处理涉及因子、欧拉函数和莫比乌斯函数的复杂表达式。通过巧妙的数学技巧和算法优化,文章提供了理解并解决这些难题的清晰路径。

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1.f(n)f(n)为n的因子的和,求:

i=1nf(i)∑i=1nf(i)

其中n<1012n<1012

做法其实也是常见的套路:

ans=injn[j|i]j=jnjin[j|i]=j=1njnjans=∑in∑jn[j|i]∗j=∑jnj∑in[j|i]=∑j=1nj⌊nj⌋

这个就很显然了,分块求就行了,复杂度O(n)O(n)

2.有欧拉函数ϕ(x)ϕ(x),求:

i=1nϕ(i)∑i=1nϕ(i)

其中n<1011n<1011
这个之前讲过了,杜教筛套路一波。复杂度O(n23)O(n23)

3.有莫比乌斯函数μ(x)μ(x),求:

i=1nμ(i)∑i=1nμ(i)

其中n<1011n<1011
同样杜教筛套路一波。复杂度O(n23)O(n23)

4.设:

f(n)=i=1nigcd(n,i)F(n)=i=1nf(i)f(n)=∑i=1nigcd(n,i)F(n)=∑i=1nf(i)

求:F(n)%(109+7),n<109F(n)%(109+7),n<109

则:

f(n)=i=1nd|n[gcd(i,n)==d]id=d|nnd|in[gcd(i,n)==d]id=d|nnd|ind[gcd(id,nd)==1]id=d|nnknd[gcd(k,nd)==1]kf(n)=∑i=1n∑d|n[gcd(i,n)==d]∗id=∑d|nn∑d|in[gcd(i,n)==d]∗id=∑d|nn∑d|ind[gcd(id,nd)==1]∗id=∑d|nn∑knd[gcd(k,nd)==1]∗k

可以发现 里面的和式其实就是欧拉函数ϕ(x)ϕ(x)里所有与x互质的数的和设为h(x)h(x)
则:
f(n)=d|nh(nd)=d|nh(d)=12(1+d|ndϕ(d))f(n)=∑d|nh(nd)=∑d|nh(d)=12(1+∑d|ndϕ(d))

所以:
F(n)=i=1n12(1+d|idϕ(d))=n2+12i=1nd|idϕ(d)F(n)=∑i=1n12(1+∑d|idϕ(d))=n2+12∑i=1n∑d|idϕ(d)

设:

g(n)=i=1nd|idϕ(d)g(n)=∑i=1n∑d|idϕ(d)

实际上就是求g(n)g(n),则:
g(n)=i=1nd|idϕ(d)=i=1nd=1nidϕ(d)g(n)=∑i=1n∑d|idϕ(d)=∑i=1n∑d=1⌊ni⌋dϕ(d)

发现不是很好搞阿。。。
ϕ(n)=nϕ(n)ϕ′(n)=nϕ(n),容易验证ϕ(n)ϕ′(n)是积性函数。
里面有类似的狄利克雷卷积的结构,能不能找另一个积性函数和他卷一卷?(未完待续

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