洛谷P3768 简单的数学题 题解

该博客介绍了如何利用欧拉筛、莫比乌斯反演和狄利克雷卷积解决洛谷P3768题目。首先讲解了相关数学基础知识,然后通过莫反将问题转化为求解F函数,F函数可通过欧拉筛求得前缀和。由于n的范围较大,引入杜教筛优化,以O(n^1.5)的时间复杂度求解问题。最后给出了代码实现。

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1.前置知识:

欧拉筛,莫比乌斯反演,狄利克雷卷积,杜教筛

2.莫反+狄利克雷卷积+欧拉筛

看到这道题的瞬间,按照DNA来一个莫反

∑ i = 1 n ∑ j = 1 n i j gcd ⁡ ( i , j ) = ∑ k = 1 n k ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n i j [ gcd ⁡ ( i , j ) = k ] = ∑ k = 1 n k 3 ∑ i = 1 ⌊ n k ⌋ ∑ j = 1 ⌊ n k ⌋ i j [ gcd ⁡ ( i , j ) = 1 ] = ∑ k = 1 n k 3 ∑ i = 1 ⌊ n k ⌋ ∑ j = 1 ⌊ n k ⌋ i j ∑ d ∣ gcd ⁡ ( i , j ) μ ( d ) = ∑ k = 1 n k 3 ∑ d = 1 ⌊ n k ⌋ μ ( d ) ∑ i = 1 ⌊ n k ⌋ ∑ j = 1 ⌊ n k ⌋ i j [ d ∣ gcd ⁡ ( i , j ) ] = ∑ k = 1 n k 3 ∑ d = 1 ⌊ n k ⌋ μ ( d ) d 2 ∑ i = 1 ⌊ n k d ⌋ i ∑ j = 1 ⌊ n k d ⌋ j \begin{aligned} &\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}{ij\gcd(i,j)}\\ =&\sum_{k=1}^{n}k\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}{ij[\gcd(i,j)=k]}\\ =&\sum_{k=1}^{n}{k^3}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}{ij[\gcd(i,j)=1]}\\ =&\sum_{k=1}^{n}{k^3}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}{ij\sum_{d|\gcd(i,j)}{\mu(d)}}\\ =&\sum_{k=1}^{n}{k^3}\sum_{d=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}{\mu(d)}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}{ij[d|\gcd(i,j)]}\\ =&\sum_{k=1}^{n}{k^3}\sum_{d=1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}{\mu(d)d^2}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor}i\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor}{j}\\ \end{aligned} =====i=1nj=1nijgcd(i,j)k=1nki=1nj=1nij[gcd(i,j)=k]k=1nk3i=1knj=1knij[gcd(i,j)=1]k=1nk3i=1</

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