求$$\sum\limits_{i=1}^{n}\sum\limits_{j=1}^{n}f(ij)$$,其中$f(x)$表示$x$的约数个数,$0\leq n\leq 10^9$,答案膜$10^9+7$

题解

首先有个妙不可言(被hjw污染了)的结论:$$f(nm)=\sum\limits_{i|n}\sum\limits_{j|m}[gcd(i,j)=1]$$

证明:咕

那么大力推一波式子:

$$\sum\limits_{i=1}^{n}\sum\limits_{j=1}^{n}f(ij)$$

$$=\sum\limits_{i=1}^{n}\sum\limits_{j=1}^{n}\sum\limits_{a|i}\sum\limits_{b|j}[gcd(a,b)=1]$$

$$=\sum\limits_{i=1}^{n}\sum\limits_{j=1}^{n}\sum\limits_{a|i}\sum\limits_{b|j}\sum\limits_{d|gcd(a,b)}\mu(d)$$

$$=\sum\limits_{i=1}^{n}\sum\limits_{j=1}^{n}\sum\limits_{a|i}\sum\limits_{b|j}\sum\limits_{d|a\& d|b}\mu(d)$$

$$=\sum\limits_{d=1}^{n}\sum\limits_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum\limits_{j=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum\limits_{a=1}^{\lfloor\frac{n}{id}\rfloor}\sum\limits_{b=1}^{\lfloor\frac{n}{jd}\rfloor}\mu(d)$$

$$=\sum\limits_{d=1}^{n}\mu(d)(\sum\limits_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\lfloor\frac{n}{id}\rfloor)$$

杜教筛+莫比乌斯反演解决

时间复杂度:$O(n^{\frac{2}{3}}logn+n^{\frac{3}{4}})$

代码:

  1. #include<iostream>
  2. #include<cstring>
  3. #include<cstdio>
  4. #include<cmath>
  5. #include<map>
  6. #define mod 1000000007
  7. using namespace std;
  8. typedef long long ll;
  9. ll n,pri=,p[],miu[],pre[],ans=;
  10. bool isp[];
  11. map<ll,ll>HASH;
  12. void _(){
  13. miu[]=pre[]=;
  14. for(int i=;i<=;i++){
  15. if(!isp[i]){
  16. p[++pri]=i;
  17. miu[i]=-;
  18. }
  19. for(int j=;j<=pri&&i*p[j]<=;j++){
  20. isp[i*p[j]]=true;
  21. if(i%p[j]==){
  22. miu[i*p[j]]=;
  23. break;
  24. }
  25. miu[i*p[j]]=-miu[i];
  26. }
  27. }
  28. for(int i=;i<=;i++){
  29. pre[i]=(pre[i-]+miu[i]+mod)%mod;
  30. }
  31. }
  32. ll work1(ll x){
  33. if(x<=)return pre[x];
  34. if(HASH.count(x))return HASH[x];
  35. ll ret=;
  36. for(int i=,j;i<=x;i=j+){
  37. j=x/(x/i);
  38. ret=(ret-(j-i+)*work1(x/i)%mod+mod)%mod;
  39. }
  40. HASH[x]=ret;
  41. return ret;
  42. }
  43. ll work2(ll x){
  44. ll ret=;
  45. for(int i=,j;i<=x;i=j+){
  46. j=x/(x/i);
  47. ret=(ret+(x/i)*(j-i+))%mod;
  48. }
  49. return ret*ret%mod;
  50. }
  51. int main(){
  52. _();
  53. scanf("%lld",&n);
  54. for(int i=,j;i<=n;i=j+){
  55. j=n/(n/i);
  56. ans=(ans+(work1(j)-work1(i-)+mod)%mod*work2(n/i))%mod;
  57. }
  58. printf("%lld",ans);
  59. return ;
  60. }

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