51nod1220约数之和

Posted 2020-11-18 chen1352

题目

d(k)表示k的所有约数的和。d(6) = 1 + 2 + 3 + 6 = 12。
定义S(N) = ∑1<=i<=N ∑1<=j<=N d(i*j)。
例如：S(3) = d(1) + d(2) + d(3) + d(2) + d(4) + d(6) + d(3) + d(6) + d(9) = 59，S(1000) = 563576517282。
给出正整数N，求S(N)，由于结果可能会很大，输出Mod 1000000007(10^9 + 7)的结果。

分析

分开处理每个质因子，于是(d(i*j)=sum_{p|i}sum_{q|j}dfrac{iq}{p}[gcd(p,q)=1])
[ans=sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{n}sum_{p|i}sum_{q|j}dfrac{iq}{p}[gcd(p,q)=1]]
上一波反演，
[=sum_{d=1}^{n}mu(d)sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{n}sum_{p|i}sum_{q|j}dfrac{iq}{p}[d|gcd(p,q)]]
[=sum_{d=1}^{n}mu(d)sum_{p|i}sum_{q[j}dfrac{q}{p}sum_{p[i}isum_{q[j}]
[=sum_{d=1}^{n}mu(d)sum_{p|i}sum_{q[j}dfrac{q}{p}{lfloordfrac{n}{q} floor}{pdfrac{lfloordfrac{n}{p} floor(lfloordfrac{n}{p} floor+1)}{2}}]
[=sum_{d=1}^{n}mu(d)d(sum_{p=1}^{lfloorfrac{n}{d} floor}q{lfloordfrac{n}{dq} floor})(sum_{q=1}^{lfloorfrac{n}{d} floor}{dfrac{lfloordfrac{n}{dp} floor(lfloordfrac{n}{dp} floor+1)}{2}})]
考虑处理(sum_{q=1}^{lfloorfrac{n}{d} floor}{dfrac{lfloordfrac{n}{dp} floor(lfloordfrac{n}{dp} floor+1)}{2}})
用(n)代替(lfloordfrac{n}{d} floor)
即
[sum_{i=1}^{n}{dfrac{lfloordfrac{n}{i} floor(lfloordfrac{n}{i} floor+1)}{2}}]
[=sum_{i=1}^{n}sum_{j=1}^{lfloordfrac{n}{i} floor}j]
[=sum_{j=1}^{n}jsum_{i=1}^{lfloordfrac{n}{j} floor}]
[=sum_{j=1}^{n}jlfloordfrac{n}{j} floor(事实上，这就等于sum_{j=1}^{n}d(j))]
[ans=sum_{d=1}^{n}mu(d)d(sum_{p=1}^{lfloorfrac{n}{d} floor}q{lfloordfrac{n}{dq} floor})^2]
于是对于两层(sum)都分块处理
类似与【51nod 2026】Gcd and Lcm，可以用杜教筛处理(mu(d)d)的前缀和。
对于(sum_{j=1}^{n}jlfloordfrac{n}{j} floor)，直接上分块。

#include <cmath>
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <map>
const int maxlongint=2147483647;
const long long mo=1e9+7;
const int lim=1e5+7;
const int N=10000005;
using namespace std;
#define sqr(x) (1ll*(x)*(x)%mo)
#define val(x,y) (1ll*(y-x+1)*(x+y)/2%mo)
int p[N],mu[N],n,ha[lim+5][2],s[N],ans;
bool bz[N];
int get(int v)
{
    int x;
    for(x=v%lim;ha[x][0] && ha[x][0]!=v;(++x)-=x>=lim?lim:0);
    return x;
}
int S(int m)
{
    if(m<=N-5) return s[m];
    int pos=get(m);
    if(ha[pos][0]) return ha[pos][1];
    ha[pos][0]=m;
    int la=0,sum=0;
    for(int i=2;i<=m;i=la+1)
    {
        la=m/(m/i);
        sum=(1ll*sum+1ll*val(i,la)*S(m/i))%mo;
    }
    return ha[pos][1]=(1-sum+mo)%mo;
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    mu[1]=s[1]=1;
    for(int i=2;i<=N-5;i++)
    {
        if(!bz[i]) mu[p[++p[0]]=i]=-1;
        s[i]=(s[i-1]+mu[i]*i+mo)%mo;
        for(int j=1,k;j<=p[0] && (k=i*p[j])<=N-5;j++)
        {
            bz[k]=true;
            if(i%p[j]==0) break;
            mu[k]=-mu[i];
        }
    }
    int la=1;
    for(int i=1;i<=n;i=la+1)
    {
        la=n/(n/i);
        int last=1,nn=n/i,sum=0;
        for(int j=1;j<=nn;j=last+1)
        {
            last=nn/(nn/j);
            sum=(1ll*sum+1ll*(val(j,last))*(nn/j))%mo;
        }
        ans=(1ll*ans+1ll*(S(la)-S(i-1)+mo)*sqr(sum))%mo;
    }
    printf("%d",ans);
}