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「学习笔记」莫比乌斯反演套路总结

时间:2023-01-18 22:02:30浏览次数:62  
标签:lfloor frac 套路 sum rfloor times mu 反演 莫比

基本套路

Crash的数字表格 / JZPTAB
求:

\[\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m\mathrm{lcm}(i,j) \]

\[\begin{aligned} &\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m\mathrm{lcm}(i,j)\\ =&\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^m\frac{ij}{\gcd(i,j)}\\ =&\sum_{d=1}^{\min(n,m)}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor}ijd[\gcd(i,j)=1] &\text{套路1:枚举}\gcd(i,j)\\ =&\sum_{d=1}^{\min(n,m)}d\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor}ij\sum_{k|\gcd(i,j)}\mu(k) &\text{套路2:拆开}[\gcd(i,j)=1]\\ =&\sum_{d=1}^{\min(n,m)}d\sum_{k=1}^{\frac{\min(n,m)}{d}}k^2\mu(k)\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{kd}\rfloor}ij\\ =&\sum_{d=1}^{\min(n,m)}d\sum_{k=1}^{\frac{\min(n,m)}{d}}k^2\mu(k)\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor}i\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{kd}\rfloor}j &\text{套路3:枚举}k\\ =&\sum_{d=1}^{\min(n,m)}d\sum_{k=1}^{\frac{\min(n,m)}{d}}k^2\mu(k)\frac{\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor(\lfloor\frac{n}{kd}\rfloor+1)}{2}\times\frac{\lfloor\frac{m}{kd}\rfloor(\lfloor\frac{m}{kd}\rfloor+1)}{2}\\ =&\sum_{T=1}^{\min(n,m)}\sum_{k|T}\frac{T}{k}\times k^2\mu(k)\frac{\lfloor\frac{n}{T}\rfloor(\lfloor\frac{n}{T}\rfloor+1)}{2}\times\frac{\lfloor\frac{m}{T}\rfloor(\lfloor\frac{m}{T}\rfloor+1)}{2} &\text{套路4:设}T=kd\\ =&\sum_{T=1}^{\min(n,m)}T\times \frac{\lfloor\frac{n}{T}\rfloor(\lfloor\frac{n}{T}\rfloor+1)}{2}\times\frac{\lfloor\frac{m}{T}\rfloor(\lfloor\frac{m}{T}\rfloor+1)}{2}\sum_{k|T}k\mu(k)\\ \end{aligned}\]

\(O(n\log n)\) 暴力计算出 \(g(T)=\sum_{k\mid T}k\mu(k)\) 的前缀和, 再进行数论分块即可。

拆函数

\[\varphi(ij)=\frac{\varphi(i)\varphi(j)}{\varphi(\gcd(i,j))}\times \gcd(i,j) \]

\[\mu(ij)=\mu(i)\mu(j)[\gcd(i,j)=1] \]

\[d(ij)=\sum_{x|i}\sum_{y|j}[\gcd(x,y)=1] \]

线性筛求函数前缀和

于神之怒加强版
前部分省略。
最后需要求一个函数的前缀和:

\[g(T)=\sum_{d|T}d^k\mu(\frac{T}{d}) \]

两个积性函数的卷积也是积性函数,可以将 \(g(T)\) 拆为 \(\prod{g(p_i^{c_i})}\)。

\[\begin{aligned} g(T)&=\prod g(p_i^{c_i})\\ &=\prod (p_i^{k\times (c_i-1)}\times \mu(p_i)+p_i^{k\times c_i}\times \mu(i))\\ &=\prod (p_i^{k\times (c_i-1)}\times (p_i^k-1)) \end{aligned}\]

因为线性筛是不断乘质因子的过程,所以这样就可以线性筛求出这个函数。

标签:lfloor,frac,套路,sum,rfloor,times,mu,反演,莫比
From: https://www.cnblogs.com/apjifengc/p/17060676.html

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