题目
已知M=p1c1p2c2p3c3pncnM=p_1^{c_1}p_2^{c_2}p_3^{c_3}p_n^{c_n}M=p1c1p2c2p3c3pncn,求M的因数的欧拉函数和(欧拉函数φ(M)\varphi(M)φ(M):1至M中与M互质的个数),分成三种情况输出,当M的因数是偶数个不同奇素数的积,那么它是政客,当M的因数是奇数个不同奇素数的积,那么它是军人,当都不成立,就是学者。分三个职业输出。PS:题目不包括欧拉函数、因数不包括1,所以下面减去1
分析
由于∑φ(\sum\varphi(∑φ(学者)))比较难求,所以可以变成M-1-∑φ(\sum\varphi(∑φ(政客)))-∑φ(\sum\varphi(∑φ(军人)))。只要证明∑d∣nφ(d)=n\sum_{d|n}\varphi(d)=n∑d∣nφ(d)=n就可以了
证:设f(n)=∑d∣nφ(d)f(n)=\sum_{d|n}\varphi(d)f(n)=∑d∣nφ(d),利用乘法分配律,因为φ\varphiφ是积性函数,得到
若n,m互质,则f(nm)=∑d∣nmφ(d)=(∑d∣nφ(d))∗(∑d∣mφ(d))=f(n)∗f(m)f(nm)=\sum_{d|nm}\varphi(d)=(\sum_{d|n}\varphi(d))*(\sum_{d|m}\varphi(d))=f(n)*f(m)f(nm)=d∣nm∑φ(d)=(d∣n∑φ(d))∗(d∣m∑φ(d))=f(n)∗f(m)
即f(n)f(n)f(n)是积性函数。对于f(pm)f(p^m)f(pm)(p是质数)
f(pm)=∑d∣pmφ(d)=φ(1)+φ(p)+φ(p2)+...+φ(pn)f(p^m)=\sum_{d|p^m}\varphi(d)=\varphi(1)+\varphi(p)+\varphi(p^2)+...+\varphi(p^n)f(pm)=d∣pm∑φ(d)=φ(1)+φ(p)+φ(p2)+...+φ(pn)
是一个等比数列求和+1,答案是pmp^mpm,所以f(n)=Πi=1mf(pici)=Πi=1mpici=nf(n)=\Pi _{i=1}^{m}f(p_i^{c_i})=\Pi_{i=1}^mp_i^{c_i}=nf(n)=Πi=1mf(pici)=Πi=1mpici=n
证明了一大堆,那么怎么求政客和军人,用数组f[i][0]表示前i个数挑出政客的答案和,f[i][1]表示前i个数挑出军人的答案和。初值就是f[1][0]=1或f[0][0]=1(质因数含2或不含2)f[1][0]=1或f[0][0]=1(质因数含2或不含2)f[1][0]=1或f[0][0]=1(质因数含2或不含2)
dp,状态转移方程:f[i][0]=f[i−1][0]+f[i−1][1]∗(p−1)f[i][0]=f[i-1][0]+f[i-1][1]*(p-1)f[i][0]=f[i−1][0]+f[i−1][1]∗(p−1)
f[i][1]=f[i−1][1]+f[i−1][0]∗(p−1)f[i][1]=f[i-1][1]+f[i-1][0]*(p-1)f[i][1]=f[i−1][1]+f[i−1][0]∗(p−1)
PS:φ(p)=p−1∣p是质数\varphi(p)=p-1|p是质数φ(p)=p−1∣p是质数在求M的时候要快速幂(程序中数组开了滚动数组)
代码
#include <cstdio>
#include <cctype>
#define mod 10000
using namespace std;
int p,e,f[2][2],m=1,n;
int in(){
int ans=0; char c=getchar();
while (!isdigit(c)) c=getchar();
while (isdigit(c)) ans=ans*10+c-48,c=getchar();
return ans;
}
int ksm(int x,int y){
int ans=1;
while (y){
if (y&1) ans=(ans*x)%mod;
x=(x*x)%mod; y>>=1;
}
return ans;
}
int main(){
n=in(); p=in(); e=in();
m=m*ksm(p,e)%mod;
if (p==2) f[1][0]=1;
else {
f[0][0]=1;
f[1][0]=(f[0][0]+f[0][1]*(p-1)%mod)%mod;
f[1][1]=(f[0][1]+f[0][0]*(p-1)%mod)%mod;
}
for (int i=2;i<=n;i++){
p=in();e=in(); m=m*ksm(p,e)%mod;
f[i&1][0]=(f[~-i&1][0]+f[~-i&1][1]*(p-1)%mod)%mod;
f[i&1][1]=(f[~-i&1][1]+f[~-i&1][0]*(p-1)%mod)%mod;
}
f[n&1][0]--; m-=(1+f[n&1][0]+f[n&1][1]);
return !printf("%d\n%d\n%d",f[n&1][0],f[n&1][1],(m%mod+mod)%mod);
}