Description
我们知道,从区间 [L,H][L,H]( LL 和 为整数)中选取 NN 个整数,总共有 种方案。小 zz 很好奇这样选出的数的最大公约数的规律,他决定对每种方案选出的 个整数都求一次最大公约数,以便进一步研究。然而他很快发现工作量太大了,于是向你寻求帮助。你的任务很简单,小 zz 会告诉你一个整数 ,你需要回答他最大公约数刚好为 KK 的选取方案有多少个。由于方案数较大,你只需要输出其除以 的余数即可。
Input
输入一行,包含 44 个空格分开的正整数,依次为 , KK , 和 HH 。
Output
输出一个整数,为所求方案数。
Sample Input
2 2 2 4
Sample Output
3
HINT
样例解释:
所有可能的选择方案: , (2,3)(2,3) , (2,4)(2,4) , (3,2)(3,2) , (3,3)(3,3) , (3,4)(3,4) , (4,2)(4,2) , (4,3)(4,3) , (4,4)(4,4) 。
其中最大公约数等于 22 的只有 组: (2,2)(2,2) , (2,4)(2,4) , (4,2)(4,2) 。
对于 100%100% 的数据,1≤N,K≤1091≤N,K≤109 ,1≤L≤H≤1091≤L≤H≤109,H−L≤105H−L≤105
题解
一句话题意:
求:
一看一堆 Sigma 吓死人,但是化一化式子就会发现:
于是就可以反演啦!但是还有一个问题, ⌊HK⌋⌊HK⌋ 是 109109 级别的,那怎么办呢?
我们发现 H−LH−L 是 105105 级别的。一个神奇的性质:当所有数不全部相同时,
证明如下:
设 d=gcd(i1,i2,…,iN)d=gcd(i1,i2,…,iN) , a=min{i1,i2,…,iN}a=min{i1,i2,…,iN} , b=max{i1,i2,…,iN}b=max{i1,i2,…,iN} 。
显然a=k1d(k1∈Z+)a=k1d(k1∈Z+), b=k2d(k2∈Z+,k2>k1)b=k2d(k2∈Z+,k2>k1) 。所以 b−a≥db−a≥d ,得证。
于是我们只处理所有数字不全相同的情况就可以了。如果区间有 11 ,我们还要在答案加上 ,因为我们可以所有的数都选 11 。
式子变为:
完成!
复杂度 O(H−L+qH−L−−−−−√log2N))O(H−L+qH−Llog2N)) ,qq 为询问次数,很显然在本题是 。比那些枚举 gcdgcd 递推的好到不知道哪里去了。
My Code
/**************************************************************
Problem: 3930
User: infinityedge
Language: C++
Result: Accepted
Time:160 ms
Memory:4028 kb
****************************************************************/
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <vector>
#include <map>
#include <complex>
#define inf 0x3f3f3f3f
#define eps 1e-10
#define lc k << 1
#define rc k << 1 | 1
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<ll, int> P;
const ll mod = 1e9 + 7;
ll n, k, l, h;
ll pri[50005];int cnt, vis[200005];
ll qpow(ll a, ll b){
ll ret = 1;
for(; b; b >>= 1, a = a * a % mod){
if(b & 1) ret = ret * a % mod;
}
return ret;
}
ll miu[200005];
void liner_shaker(){
int MAXN = 200001;
vis[1] = 1; miu[1] = 1;
for(int i = 2; i <= MAXN; i ++){
if(!vis[i]) pri[++cnt] = i, miu[i] = -1;
for(int j = 1; i * pri[j] <= MAXN; j ++){
if(i % pri[j] == 0){
vis[i * pri[j]] = 1;
miu[i * pri[j]] = 0;
break;
}
vis[i * pri[j]] = 1;
miu[i * pri[j]] = -miu[i];
}
}
for(int i = 2; i <= MAXN; i ++) miu[i] += miu[i - 1];
}
ll ans = 0;
int main(){
liner_shaker();
scanf("%lld%lld%lld%lld", &n, &k, &l, &h);
if(l % k != 0)l = (l / k) + 1;
else l = l / k;
h = h / k;
if(l > h){
printf("0\n");
return 0;
}
ll nx = 0;
for(ll i = 1; i <= h - l; i = nx + 1){
ll nl;
if(l >= i) nl = l / (l / i) - 1;
else nl = h - l;
if(nl = i) nl ++;
nx = min(h / (h / i), nl);
if(nx > h - l) nx = h - l;
ll L = (l / i), R = h / i;
if(l % i != 0) L ++;
if(L > R) continue;
ans = (ans + (qpow(R - L + 1, n) - (R - L + 1) + mod) % mod * ((miu[nx] - miu[i - 1] + mod) % mod)) % mod;
}
if(l == 1) ans = (ans + 1) % mod;
printf("%lld\n", ans);
return 0;
}