====问题描述(洛谷4213)==== 给定$N(N<2^{31}$),求1到N的欧拉函数和莫比乌斯函数之和 ====解决方法==== ===定义=== 对函数$f(n),g(n)$,定义$(f*g)(n)=\sum_{d\mid n}f(d)g(\frac{n}{d})$为f与g的狄利克雷卷积 ===引理1=== $\sum_{i=1}^n(f*g)(i)=\sum_{i=1}^n\sum_{d\mid i}f(d)g(\frac{i}{d})=\sum_{d=1}^n f(d)\sum_{i=1}^{\lfloor \frac{n}{d}\rfloor}g(i)=\sum_{d=1}^nf(d)S(\lfloor \frac{n}{d}\rfloor)$,其中$S(n)=\sum_{i=1}^n g(i)$ ===引理2=== 设$f(n)=1,g(n)=\phi (n)$,则有$(f*g)(n)=n$ ===引理3=== 设$f(n)=1,g(n)=\mu (n)$,则有$(f*g)(n)=[n=1]$ ===具体解决=== 由引理1得,$f(1)S(n)=\sum_{i=1}^n(f*g)(i)-\sum_{d=2}^nf(d)S(\lfloor \frac{n}{d}\rfloor)$ 分别将$f(n)=1,g(n)=\phi (n)$和$f(n)=1,g(n)=\mu (n)$带入,得 $S(n)=\frac{n^2+n}{2}-\sum_{d=2}^nS(\lfloor \frac{n}{d}\rfloor)$,其中$S(n)=\sum_{i=1}^n \phi (i)$ $T(n)=1-\sum_{d=2}^nT(\lfloor \frac{n}{d}\rfloor)$,其中$T(n)=\sum_{i=1}^n \mu (i)$ 先线性求出$10^7$以内的$S(n),T(n)$,对于大于$10^7$的$S(n),T(n)$,可通过数论分块递归计算出。 ====问题分析==== ===时间复杂度=== 可以证明,杜教筛的时间复杂度为$O(n^{\frac{3}{4}})$ ===推广=== 这个问题的核心,是对于所求的$g(n)$,需要找到一个合适的$f(n)$,使得$\sum_{i=1}^n(f*g)(i)$能被快速计算出。 可以尝试计算$\sum_{i=1}^n i\phi (i)$。提示:设$f(n)=n$。$(f*g)(n)=n^2$ #include #include #include #define N 7000001 #define LL long long using namespace std; LL T,n,phi[N],mo[N],p[N>>3]; mapsphi,smo; void initial() { mo[1]=1; phi[1]=1; for(int i=2;i=N) break; if(i%p[j]==0) { mo[t]=0; phi[t]=phi[i]*p[j]; break; } mo[t]=-mo[i]; phi[t]=phi[i]*(p[j]-1); } } for(int i=2;i>1; for(LL l=2,r;l<=x;l=r+1) { r=x/(x/l); res-=(r-l+1)*getphi(x/l); } sphi[x]=res; return res; } LL getmo(LL x) { if(x