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2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:数论_2

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2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:数论_2 [2020/07/04 22:52]
jxm2001
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行 320: 行 320:
 \begin{equation}\sum_{d\mid k}^{k\le min(a,​b)}\mu (\lfloor \frac kd\rfloor)\lfloor\frac ak\rfloor\lfloor \frac bk\rfloor=\sum_{t=1}^{t\ast d\le \min(a,​b)}\mu (t)\lfloor\frac a{t\ast d}\rfloor\lfloor \frac b{t\ast d}\rfloor\end{equation} \begin{equation}\sum_{d\mid k}^{k\le min(a,​b)}\mu (\lfloor \frac kd\rfloor)\lfloor\frac ak\rfloor\lfloor \frac bk\rfloor=\sum_{t=1}^{t\ast d\le \min(a,​b)}\mu (t)\lfloor\frac a{t\ast d}\rfloor\lfloor \frac b{t\ast d}\rfloor\end{equation}
  
-剩下部分数论分块即可,时间复杂度 $O\left(\max\left(\sqrt ​a,\sqrt b\right)\right)$。+剩下部分数论分块即可,时间复杂度 $O(\sqrt ​n)$。
  
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 <code cpp> <code cpp>
-#include <​cstdio>​ 
-#include <​iostream>​ 
-#include <​vector>​ 
-#include <​algorithm>​ 
-#include <​cstring>​ 
-#include <​cctype>​ 
-#include <​queue>​ 
-#include <​cmath>​ 
-#define _for(i,a,b) for(int i=(a);​i<​(b);​++i) 
-#define _rep(i,a,b) for(int i=(a);​i<​=(b);​++i) 
-#define mem(a,b) memset((a),​(b),​sizeof(a)) 
-using namespace std; 
-typedef long long LL; 
-inline int read_int(){ 
- int t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline LL read_LL(){ 
- LL t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline void write(LL x){ 
- register char c[21],​len=0;​ 
- if(!x)return putchar('​0'​),​void();​ 
- if(x<​0)x=-x,​putchar('​-'​);​ 
- while(x)c[++len]=x%10,​x/​=10;​ 
- while(len)putchar(c[len--]+48);​ 
-} 
-inline void space(LL x){write(x),​putchar('​ ');} 
-inline void enter(LL x){write(x),​putchar('​\n'​);​} 
 const int MAXP=5e4+5;  ​ const int MAXP=5e4+5;  ​
 bool vis[MAXP]; bool vis[MAXP];
行 417: 行 383:
 \begin{equation}\sum_i^{\lfloor\frac ad\rfloor}\sum_j^{\lfloor\frac bd\rfloor}\sum_{k\mid(i,​j)}\mu(k)=\sum_{k=1}^{\min(\lfloor\frac ad\rfloor,​\lfloor\frac bd\rfloor)}\sum_{k\mid i}^{i\le\lfloor\frac ad\rfloor}\sum_{k\mid j}^{j\le\lfloor\frac bd\rfloor}\mu(k)=\sum_{k=1}^{\min(\lfloor\frac ad\rfloor,​\lfloor\frac bd\rfloor)}\lfloor\frac{\lfloor\frac ad\rfloor}k\rfloor\lfloor\frac{\lfloor\frac bd\rfloor}k\rfloor\mu(k)\end{equation} \begin{equation}\sum_i^{\lfloor\frac ad\rfloor}\sum_j^{\lfloor\frac bd\rfloor}\sum_{k\mid(i,​j)}\mu(k)=\sum_{k=1}^{\min(\lfloor\frac ad\rfloor,​\lfloor\frac bd\rfloor)}\sum_{k\mid i}^{i\le\lfloor\frac ad\rfloor}\sum_{k\mid j}^{j\le\lfloor\frac bd\rfloor}\mu(k)=\sum_{k=1}^{\min(\lfloor\frac ad\rfloor,​\lfloor\frac bd\rfloor)}\lfloor\frac{\lfloor\frac ad\rfloor}k\rfloor\lfloor\frac{\lfloor\frac bd\rfloor}k\rfloor\mu(k)\end{equation}
  
-剩下部分数论分块即可,时间复杂度 $O\left(\max\left(\sqrt ​a,\sqrt b\right)\right)$。+剩下部分数论分块即可,时间复杂度 $O(\sqrt ​n)$。
  
 <hidden 查看代码>​ <hidden 查看代码>​
 <code cpp> <code cpp>
-#include <​cstdio>​ 
-#include <​iostream>​ 
-#include <​vector>​ 
-#include <​algorithm>​ 
-#include <​cstring>​ 
-#include <​cctype>​ 
-#include <​queue>​ 
-#include <​cmath>​ 
-#define _for(i,a,b) for(int i=(a);​i<​(b);​++i) 
-#define _rep(i,a,b) for(int i=(a);​i<​=(b);​++i) 
-#define mem(a,b) memset((a),​(b),​sizeof(a)) 
-using namespace std; 
-typedef long long LL; 
-inline int read_int(){ 
- int t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline LL read_LL(){ 
- LL t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline void write(LL x){ 
- register char c[21],​len=0;​ 
- if(!x)return putchar('​0'​),​void();​ 
- if(x<​0)x=-x,​putchar('​-'​);​ 
- while(x)c[++len]=x%10,​x/​=10;​ 
- while(len)putchar(c[len--]+48);​ 
-} 
-inline void space(LL x){write(x),​putchar('​ ');} 
-inline void enter(LL x){write(x),​putchar('​\n'​);​} 
 const int MAXP=5e4+5;  ​ const int MAXP=5e4+5;  ​
 bool vis[MAXP]; bool vis[MAXP];
行 561: 行 493:
 <hidden 查看代码>​ <hidden 查看代码>​
 <code cpp> <code cpp>
-#include <​iostream>​ 
-#include <​cstdio>​ 
-#include <​cstdlib>​ 
-#include <​algorithm>​ 
-#include <​string>​ 
-#include <​sstream>​ 
-#include <​cstring>​ 
-#include <​cctype>​ 
-#include <​cmath>​ 
-#include <​vector>​ 
-#include <set> 
-#include <map> 
-#include <​stack>​ 
-#include <​queue>​ 
-#include <​ctime>​ 
-#include <​cassert>​ 
-#define _for(i,a,b) for(int i=(a);​i<​(b);​++i) 
-#define _rep(i,a,b) for(int i=(a);​i<​=(b);​++i) 
-#define mem(a,b) memset(a,​b,​sizeof(a)) 
-using namespace std; 
-typedef long long LL; 
-inline int read_int(){ 
- int t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline LL read_LL(){ 
- LL t=0;bool sign=false;​char c=getchar();​ 
- while(!isdigit(c)){sign|=c=='​-';​c=getchar();​} 
- while(isdigit(c)){t=(t<<​1)+(t<<​3)+(c&​15);​c=getchar();​} 
- return sign?-t:t; 
-} 
-inline char get_char(){ 
- char c=getchar();​ 
- while(c=='​ '​||c=='​\n'​||c=='​\r'​)c=getchar();​ 
- return c; 
-} 
-inline void write(LL x){ 
- register char c[21],​len=0;​ 
- if(!x)return putchar('​0'​),​void();​ 
- if(x<​0)x=-x,​putchar('​-'​);​ 
- while(x)c[++len]=x%10,​x/​=10;​ 
- while(len)putchar(c[len--]+48);​ 
-} 
-inline void space(LL x){write(x),​putchar('​ ');} 
-inline void enter(LL x){write(x),​putchar('​\n'​);​} 
 const int MAXP=5e4+5;  ​ const int MAXP=5e4+5;  ​
 bool vis[MAXP]; bool vis[MAXP];
行 658: 行 543:
  }  }
  return 0;  return 0;
 +}
 +</​code>​
 +</​hidden>​
 +
 +==== 习题3 ====
 +
 +[[https://​www.luogu.com.cn/​problem/​P3704|洛谷p3704]]
 +
 +=== 题意 ===
 +
 +共 $T$ 组询问,每次询问 $\prod_{i=1}^n\prod_{j=1}^mf_{\text{gcd}(i,​j)}\bmod p$,其中 $f$ 表示斐波那契数列,且$f_0=0,​f_1=1$。
 +
 +=== 题解 ===
 +
 +不妨设 $n\le m$。
 +
 +首先按套路把 $\text{gcd}$ 换成莫比乌斯函数,有
 +
 +\begin{equation}\prod_{i=1}^n\prod_{j=1}^mf_{\text{gcd}(i,​j)}=\prod_{d=1}^n\prod_{i=1}^n\prod_{j=1}^mf_d[(i,​j)==d]=\prod_{d=1}^nf_d^{\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m[(i,​j)==d]}=\prod_{d=1}^n f_d^{\sum_{k=1}^{\lfloor\frac nd\rfloor}\mu(k)\lfloor\frac n{kd}\rfloor\lfloor\frac m{kd}\rfloor}\end{equation}
 +
 +令 $T=kd$,有
 +
 +\begin{equation}\prod_{d=1}^n f_d^{\sum_{k=1}^{\lfloor\frac nd\rfloor}\mu(k)\lfloor\frac n{kd}\rfloor\lfloor\frac m{kd}\rfloor}=\prod_{T=1}^n\left(\prod_{d\mid T}f_d^{\mu(\frac Td)}\right)^{\lfloor\frac nT\rfloor\lfloor\frac mT\rfloor}\end{equation}
 +
 +外部指数部分考虑数论分块。内部可以先预处理,枚举 $d$,对每个 $T=kd$ 计算贡献。
 +
 +预处理时间复杂度 $O(n\log p+\sum_{i=1}^n \frac ni)=O(n(\log n+\log p))$,询问的时间复杂度为 $O(T\sqrt n\log p)$。
 +
 +<hidden 查看代码>​
 +<code cpp>
 +const int MAXN=1e6+5,​mod=1e9+7;  ​
 +bool vis[MAXN];
 +int prime[MAXN],​mu[MAXN],​f[MAXN],​s[MAXN],​s_inv[MAXN],​cnt;​
 +int quick_pow(int a,int b){
 + LL t=1;
 + while(b){
 + if(b&​1)
 + t=t*a%mod;​
 + a=1LL*a*a%mod;​
 + b>>​=1;​
 + }
 + return t%mod;
 +}
 +void Pre(){
 + vis[1]=true,​mu[1]=1;​f[0]=0,​f[1]=1;​
 + _for(i,​2,​MAXN){
 + f[i]=(f[i-2]+f[i-1])%mod;​
 + if(!vis[i])mu[i]=-1,​prime[cnt++]=i;​
 + for(int j=0;​j<​cnt&&​i*prime[j]<​MAXN;​j++){
 + vis[i*prime[j]]=true;​
 + if(i%prime[j])
 + mu[i*prime[j]]=-mu[i];​
 + else{
 + mu[i*prime[j]]=0;​
 + break;
 + }
 + }
 + }
 + _for(i,​0,​MAXN)
 + s[i]=s_inv[i]=1;​
 + int base[3]={1,​1,​1},​*t=base+1;​
 + _for(i,​2,​MAXN){
 + t[-1]=quick_pow(f[i],​mod-2),​t[1]=f[i];​
 + for(int j=1;​j*i<​MAXN;​j++){
 + s[i*j]=1LL*s[i*j]*t[mu[j]]%mod;​
 + s_inv[i*j]=1LL*s_inv[i*j]*t[-mu[j]]%mod;​
 + }
 + }
 + _for(i,​2,​MAXN)
 + s[i]=1LL*s[i]*s[i-1]%mod,​s_inv[i]=1LL*s_inv[i]*s_inv[i-1]%mod;​
 +}
 +int cal(int n,int m){
 + int lef=1,rig;
 + LL ans=1;
 + while(lef<​=n){
 + rig=min(n/​(n/​lef),​m/​(m/​lef));​
 + ans=ans*quick_pow(1LL*s[rig]*s_inv[lef-1]%mod,​1LL*(n/​lef)*(m/​lef)%(mod-1))%mod;​
 + lef=rig+1;​
 + }
 + return (ans+mod)%mod;​
 +}
 +int main()
 +{
 + int t=read_int(),​n,​m;​
 + Pre();
 + while(t--){
 + n=read_int(),​m=read_int();​
 + enter(cal(min(n,​m),​max(n,​m)));​
 + }
 +    return 0;
 } }
 </​code>​ </​code>​
 </​hidden>​ </​hidden>​
  
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