前言:
新年第一个工作日,为什么这么颓这么困。。。

学长退役的时候,曾经问过我:你们都知道我们的blog吗
我表示Of course

今天在网上翻到了abclzr的blog
想当年莫比乌斯反演是TA爷给学长们讲的
虽然听过天宇哥哥,姜爷和丁队的课,然而对于这种高级数论,不敢说掌握(甚至连理解都做不到)

基础知识

学长blog的第一部分是:枚举除法

不要以为这是c++入门操作而不xi看
在做了一部分反演题之后,发现枚举法是最常用的一种奇技淫巧

  • trunc(n/i)只有O(sqrt(n))种取值
  • 对于i,组合数学之五 —— 莫比乌斯反演是与n除以i并下取整取值相同的一段区间的右端点
  • 一个很有用的性质:
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 上取整也有上述的3个性质

积性函数

  • f(ab)=f(a)*f(b)
  • 完全积性:不要求gcd(a,b)=1
  • 一般会考虑成:组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 当f不是0的常值函数时,f(1)=1
  • 积性函数的狄利克雷前缀和也是积性函数
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 两个积性函数的狄利克雷卷积也是积性函数
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 积性函数可以线性筛出,线筛可以找到每个数的最小质因子及其次数,如果我们可以以较小的代价求出f(p^k),我们就可以线筛了

常见的积性函数

  1. 除数函数σk(n)=∑d^k,表示n的约数的k次幂和
  2. 约数个数函数:d(n)
  3. 约数和函数σ(n),表示n的约数之和
  4. 欧拉函数φ(n),表示不大于n且与n互质的正整数个数
  5. 莫比乌斯函数μ(n),在狄利克雷卷积的乘法中与恒等函数互为逆元,完全积性
  6. 元函数e(n)=[n=1],狄利克雷卷积的乘法单位元,完全积性
  7. 恒等函数I(n)=1:完全积性
  8. 单位函数id(n)=n:完全积性
  9. 幂函数idk(n)=n^k:完全积性

初等积性函数μ

  • 官方定义
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 简单性质
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • 莫比乌斯反演
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

初等积性函数φ

  • φ(n)表示1~n于n互质的数的个数
    关于φ函数的计算,有好几种方式:
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
  • φ实际上完全可以用μ代替
  • 简单性质:
    组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

杜教筛

在网上翻大神的blog的时候,看到别人的老师说的杜教筛秘诀:
组合数学之五 —— 莫比乌斯反演


这里就必须要吐槽一下了:
人家的老师这么专业,这么友善
能给学生如此细心的讲解问题呢(而且人家的老师还自己维护blog,方便学生学习)

而我们的老师也很NB:
会教物理,会玩手机,会查监控,会抓颓,会搞卫生,会灌鸡汤。。。
所以我们学不好不是我们的错

我无f*ck说


好的blog分享一下

要学杜教筛,我们首先需要介绍狄利克雷卷积:
组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

狄利克雷卷积满足以下性质:
(设数论函数集为I)

  1. 结合律: ∀f,g,k∈I,(f∗g)∗k=f∗(g∗k)
  2. 单位元: ∃ϵ∈I,∀f∈I,f∗ϵ=ϵ∗f=f
  3. 逆元: ∀f∈I,∃f∈I,f∗g=ϵ
  4. 封闭性: ∀f,g∈I,f∗g∈I
  5. 交换律: ∀f,g∈I,f∗g=g∗f

(实际上也就是计算律有那么一丁点用)

有了狄利克雷卷积,我们就来看一下杜教筛(终于进入了正题):

假设我们要求:
组合数学之五 —— 莫比乌斯反演
设g∈I,且g(1)!=0

组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

也就是
组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

如果我们能够快速地对g和f∗g求和,
那么由于所有的⌊n/i⌋只有O(sqrt(n))种,则对于所有i,
计算S(⌊n/i⌋)的时间复杂度为组合数学之五 —— 莫比乌斯反演

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