求∑i=1n∑j=1md(ij)[d(x)表示x的约数个数]求\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m d(ij) [d(x)表示x的约数个数]求i=1∑nj=1∑md(ij)[d(x)表示x的约数个数]
首先,我们要知道如何去求d(ij),有这么一个式子首先,我们要知道如何去求d(ij),有这么一个式子首先,我们要知道如何去求d(ij),有这么一个式子
d(ij)=∑x∣i∑y∣j[gcd(i,j)==1]d(ij)=\sum_{x|i}\sum_{y|j}[gcd(i,j)==1]d(ij)=x∣i∑y∣j∑[gcd(i,j)==1]
于是,我们的式子就变成了要求∑i=1n∑j=1m∑x∣i∑y∣j[gcd(i,j)==1]于是,我们的式子就变成了要求\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m\sum_{x|i}\sum_{y|j}[gcd(i,j)==1] 于是,我们的式子就变成了要求i=1∑nj=1∑mx∣i∑y∣j∑[gcd(i,j)==1]
改变求和顺序,先枚举因数x和y改变求和顺序,先枚举因数 x 和 y改变求和顺序,先枚举因数x和y
于是我们得到了∑x=1n∑y=1m⌊nx⌋⌊my⌋[gcd(x,y)==1]于是我们得到了\sum_{x=1}^n\sum_{y=1}^m \lfloor\frac{n}{x}\rfloor\lfloor\frac{m}{y}\rfloor[gcd(x,y)==1]于是我们得到了x=1∑ny=1∑m⌊xn⌋⌊ym⌋[gcd(x,y)==1]
到了这一步,我们就可以开始上莫比乌斯反演了
设f(x)=∑i=1n∑j=1m⌊ni⌋⌊mj⌋[gcd(i,j)==x]设f(x)=\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m \lfloor\frac{n}{i}\rfloor\lfloor\frac{m}{j}\rfloor[gcd(i,j)==x]设f(x)=i=1∑nj=1∑m⌊in⌋⌊jm⌋[gcd(i,j)==x]
g(n)=∑n∣df(d)g(n)=\sum_{n|d}f(d)g(n)=n∣d∑f(d)
于是g(x)=∑i=1n∑j=1m⌊ni⌋⌊mj⌋[x∣gcd(i,j)]于是g(x)=\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m \lfloor\frac{n}{i}\rfloor\lfloor\frac{m}{j}\rfloor[x|gcd(i,j)]于是g(x)=i=1∑nj=1∑m⌊in⌋⌊jm⌋[x∣gcd(i,j)]
同样我们把x提出来消除gcd,于是我们得到同样我们把x提出来消除gcd,于是我们得到同样我们把x提出来消除gcd,于是我们得到
g(x)=∑i=1⌊nx⌋∑j=1⌊mx⌋⌊nix⌋⌊mjx⌋g(x)=\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{x}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{x}\rfloor} \lfloor\frac{n}{ix}\rfloor\lfloor\frac{m}{jx}\rfloorg(x)=i=1∑⌊xn⌋j=1∑⌊xm⌋⌊ixn⌋⌊jxm⌋
把g(x)带回原来的式子把g(x)带回原来的式子把g(x)带回原来的式子
f(n)=∑n∣dg(d)μ(dn)f(n)=\sum_{n|d}g(d)\mu\left(\frac{d}{n}\right)f(n)=n∣d∑g(d)μ(nd)
f(1)=∑1∣dg(d)μ(d)=∑d=1min(n,m)μ(d)∑i=1⌊nd⌋∑j=1⌊md⌋⌊nid⌋⌊mjd⌋f(1)=\sum_{1|d}g(d)\mu\left(d\right)=\sum_{d=1}^{min(n,m)}\mu({d})\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor} \lfloor\frac{n}{id}\rfloor\lfloor\frac{m}{jd}\rfloorf(1)=1∣d∑g(d)μ(d)=d=1∑min(n,m)μ(d)i=1∑⌊dn⌋j=1∑⌊dm⌋⌊idn⌋⌊jdm⌋
到了这一步之后我们发现,由于⌊nid⌋和枚举y没什么关系,于是又可以把它提前到了这一步之后我们发现,由于 \lfloor\frac{n}{id}\rfloor和枚举y没什么关系,于是又可以把它提前到了这一步之后我们发现,由于⌊idn⌋和枚举y没什么关系,于是又可以把它提前
∑d=1min(n,m)μ(d)∑i=1⌊nd⌋⌊nid⌋∑j=1⌊md⌋⌊mjd⌋\sum_{d=1}^{min(n,m)}\mu({d})\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor} \lfloor\frac{n}{id}\rfloor\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor}\lfloor\frac{m}{jd}\rfloord=1∑min(n,m)μ(d)i=1∑⌊dn⌋⌊idn⌋j=1∑⌊dm⌋⌊jdm⌋
这个复杂的长的很的式子看得十分难受,于是我们就记这个复杂的长的很的式子看得十分难受,于是我们就记这个复杂的长的很的式子看得十分难受,于是我们就记
p=⌊nid⌋,q=⌊mjd⌋p=\lfloor\frac{n}{id}\rfloor,q=\lfloor\frac{m}{jd}\rfloorp=⌊idn⌋,q=⌊jdm⌋
于是两个就是很明显的数论分块了,算出来之后再合并起来于是两个就是很明显的数论分块了,算出来之后再合并起来于是两个就是很明显的数论分块了,算出来之后再合并起来
Ans=∑d=1min(n,m)μ(d)∗p∗qAns=\sum_{d=1}^{min(n,m)}\mu({d})*p*qAns=d=1∑min(n,m)μ(d)∗p∗q
到这里,就完全推完了,整个的复杂度就是n∗n=n\sqrt{n}*\sqrt{n}=nn∗n=n
于是上一波代码
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
#define re register
#define gc getchar()
#define ll long long
inline int read()
{
re int x(0); re char ch(gc);
while(ch>'9'||ch<'0') ch=gc;
while(ch>='0'&&ch<='9') x=(x*10)+(ch^48),ch=gc;
return x;
}
const int N=5e4+10;
int mu[N],pri[N],f[N],vis[N],cnt;
void get_mu(int n) //线性筛求mu函数
{
mu[1]=1;
n-=5;
for(int i=2;i<=n;++i)
{
if(!vis[i])
mu[i]=-1,pri[++cnt]=i;
for(int j=1;j<=cnt&&i*pri[j]<=n;++j)
{
vis[i*pri[j]]=1;
if(i%pri[j]==0)
{
mu[i*pri[j]]=0;
break;
}
else
mu[i*pri[j]]=-mu[i];
}
}
for(int i=1;i<=n;++i)
mu[i]+=mu[i-1];
for(int x=1;x<=n;++x)
{
ll res=0;
for(int l=1,r;l<=x;l=r+1)
r=x/(x/l),res+=1LL*(r-l+1)*(x/l);
f[x]=res;
}
}
void work()
{
int a=read(),b=read();
int n=min(a,b);
ll ans=0;
for(int l=1,r;l<=n;l=r+1) //数论分块优化
{
r=min(a/(a/l),b/(b/l));
ans+=1LL*(mu[r]-mu[l-1])*f[a/l]*f[b/l];
}
cout<<ans<<endl;
}
int main()
{
int T=read();
get_mu(N);
while(T--) work();
return 0;
}