[51nod1238]最小公倍数之和V3
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题意:求$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}lcm(i,j) \\\ n\leqslant 10^{10}$$
题解:题目即求$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}\frac{i*j}{gcd(i,j)}$$
$$=\sum_{d=1}^{n}d*\sum_{i=1}^{\lfloor n/d\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor n/d\rfloor}i*j*[gcd(i,j)=1]$$
已知$$\sum_{i=1}^{n}i*[gcd(i,n)=1]=\frac{n*\varphi(n)}{2}$$
所以所求即为$$\sum_{d=1}^{n}d*\sum_{i=1}^{\lfloor n/d\rfloor}i*i*\varphi(i)$$
$\lfloor\frac{n}{d}\rfloor$只有$\sqrt(n)$种取值,那么我们考虑快速求出$g(i)=i^{2}*\varphi(i)$的前缀和$S(i)$。
$$\sum_{n|d}\varphi(d)=n$$
$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|n}\varphi(d)=\frac{n(n+1)}{2}$$
$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|n}\varphi(d)*i^{2}=\frac{n^{2}*(n+1)^{2}}{4}$$
$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{d|n}g(d)*(\frac{i}{d})^{2}=\frac{n^{2}*(n+1)^{2}}{4}$$
$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{d=1}^{\lfloor n/i\rfloor}g(d)*i^{2}=\frac{n^{2}*(n+1)^{2}}{4}$$
$$S(i)=\frac{n^{2}*(n+1)^{2}}{4}-\sum_{i=2}^{n}i^{2}*S(\lfloor n/i\rfloor)$$
这个可以在$O\left(n^{\frac{2}{3}}\right)$时间内做完。此题得解。
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我好菜啊,推了好久.....
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#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<map>
#define MAXN 5000000
#define ll long long
#define mod 1000000007
#define ditoly 6666666
#define inv2 500000004
#define inv4 250000002
#define inv6 166666668
using namespace std;
inline ll read()
{
ll x=,f=;char ch=getchar();
while(ch<''||ch>''){if(ch=='-') f=-;ch=getchar();}
while(ch>=''&&ch<=''){x=x*+ch-''; ch=getchar();}
return x*f;
} struct mymap{
ll x,ans;int next;
}e[];
ll phi[MAXN+],n,ans=;
int s[MAXN/],num=,head[ditoly+];
bool b[MAXN+]; inline ll getcube(ll x){x%=mod;return x*(x+)%mod*(x<<|)%mod*inv6%mod;} inline void ins(ll x,ll sum)
{
int j=x%ditoly;
e[++num]=(mymap){x,sum,head[j]};head[j]=num;
} inline ll getsq(ll x){x%=mod;x=x*(x+)%mod;return x*x%mod*inv4%mod;} ll calc(ll x)
{
if(x<=MAXN)return phi[x];
for(int i=head[x%ditoly];i;i=e[i].next)
if(e[i].x==x)return e[i].ans;
ll last,sum=getsq(x);
for(ll i=;i<=x;i=last+)
{
last=x/(x/i);
sum-=(getcube(last)-getcube(i-)+mod)%mod*calc(x/i)%mod;
while(sum<)sum+=mod;
}
ins(x,sum);
return sum;
} int main()
{
n=read();phi[]=;
for(int i=;i<=MAXN;i++)
{
if(!b[i]) phi[i]=i-,s[++num]=i;
for(int j=;s[j]*i<=MAXN;j++)
{
b[s[j]*i]=;
if(i%s[j]==){phi[s[j]*i]=phi[i]*s[j];break;}
phi[s[j]*i]=phi[i]*(s[j]-);
}
}num=;
for(int i=;i<=MAXN;i++)
phi[i]=(phi[i-]+1LL*i*i%mod*phi[i]%mod)%mod;
for(ll i=,last;i<=n;i=last+)
{
last=n/(n/i);ll x=(n/i)%mod;
ans+=x*(x+)%mod*inv2%mod*((calc(last)-calc(i-)+mod)%mod)%mod;
while(ans>=mod)ans-=mod;
}
cout<<(ans+mod)%mod;
return ;
}
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