51nod-1363: 最小公倍数之和
【传送门:51nod-1363】
简要题意:
给出一个数n,求出1到n的数与n的最小公倍数的和
多组数据
题解:
理所当然推柿子
原题相当于求$\sum_{i=1}^{n}\frac{i*n}{gcd(i,n)}$
先枚举d=gcd(i,n),然后化简得到$$n*\sum_{d|n}\sum_{i=1}^{\frac{n}{d}}i[gcd(i,\frac{n}{d})==1]$$
相当于求1到n-1中,与n互质的数和,设y<x,如果gcd(y,x)==1,那么gcd(x-y,x)==1,两式的贡献就是x了
所以1到n-1中,与n互质的数和为$\frac{\phi(n)*n}{2}$,特殊的,如果n=1,则数和为1
那么原式就等于$$n*\sum_{d|n且d不为n}\frac{\frac{n}{d}*\phi(\frac{n}{d})}{2}+1$$
再化简得到$$n+\frac{n}{2}\sum_{d|n且d>1}d*phi(d)$$
这样,这个式子就变成$O(\sqrt{n})$,但是多组数据仍会超时
实际上我们将n质因数分解得到$n=\prod_{i=1}^{x}p[i]^a[i]$
因为p[i]两两互质,所以可以转化为$$n+\prod_{i=1}^{x}\sum_{j=0}^{a[i]}\phi(p[i]^j)*p[i]^j$$
根据欧拉函数的性质可以得到$$n+\prod_{i=1}^{x}1+\sum_{j=1}^{a[i]}(p[i]-1)*p[i]^{2j-1}$$
再根据等比数列求和公式得到$$n+\prod_{i=1}^{x}1+(p[i]-1)*\frac{p[i]^{2*a[i]+1}-p[i]}{p[i]^2-1}$$
$$n+\prod_{i=1}^{x}1+\frac{p[i]^{2*a[i]+1}-p[i]}{p[i]+1}$$
然后线筛素数加速质因数分解就可以过了,记得最后处理1的情况
参考代码:
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<cmath>
#include<algorithm>
using namespace std;
typedef long long LL;
LL Mod=1e9+;
int prime[],m,v[];
void pre(int n)
{
m=;
for(int i=;i<=n;i++)
{
if(v[i]==)
{
v[i]=i;
prime[++m]=i;
}
for(int j=;j<=m;j++)
{
if(prime[j]>n/i||prime[j]>v[i]) break;
v[i*prime[j]]=prime[j];
}
}
}
LL p_mod(LL a,LL b)
{
LL ans=;
while(b!=)
{
if(b%==) ans=ans*a%Mod;
a=a*a%Mod;b/=;
}
return ans;
}
int main()
{
//freopen("a.in","r",stdin);
//freopen("a.out","w",stdout);
pre();
int T;
scanf("%d",&T);
while(T--)
{
int n;
scanf("%d",&n);
LL ans=,d=n;
for(int i=;i<=m&&prime[i]<=n/prime[i];i++)
{
LL p=prime[i];
if(n%p==)
{
LL s=;
while(n%p==) s++,n/=p;
ans=ans*(+p*((p_mod(p,2LL*s)-+Mod)%Mod)%Mod*p_mod(p+,Mod-)%Mod)%Mod;
}
}
ans=ans*(+(LL)(n-)*n%Mod)%Mod;
ans=(ans-+Mod)%Mod;
printf("%lld\n",(ans*d%Mod*p_mod(2LL,Mod-)%Mod+d)%Mod);
}
return ;
}
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