第一问,输出1 。

第二问,求

\[\sum _{i=1}^n\varphi(i^2) \]

\(n\le 10^9\)

分析

\(\varphi\) 函数是非完全积性的,所以:

\[\sum _{i=1}^n\varphi(i^2)=\sum _{i=1}^ni\varphi(i) \]

这个形式是一个函数和一个完全积性函数的点积。对于一个一般性的问题,\(f(n)\) 没有限制,\(g(n)\) 是一个完全积性函数。

\[S(n)=\sum _{i=1}^nf(i)g(i) \]

那么有:

\[\begin{aligned} \sum _{i=1}^ng(i)S(\lfloor\frac{n}{i}\rfloor)&=\sum _{i=1}^ng(i)\sum _{j=1}^{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}f(j)g(j) \\ &=\sum _{ij\le n}g(i)g(j)f(j) \\ &=\sum _{i=1}^ng(i)\sum _{j|i}f(j) \end{aligned} \]

由于 \(g\) 是完全积性的,所以 \(g(1)=1\) ,所以有

\[S(n)=\sum _{i=1}^ng(i)\sum _{j|i}f(j)-\sum _{i=2}^ng(i)S(\lfloor\frac{n}{i}\rfloor) \]

如果 \(g\) 的前缀和以及 \((f*I)\) 比较好求的话,就可以用杜教筛相同的方法啦!

回到上面的题目,令 \(g(i)=i,f(i)=\varphi(i)\) ,那么就有:

\[\begin{aligned} S(n)&=\sum _{i=1}^ni^2-\sum _{i=2}^niS(\lfloor\frac{n}{i}\rfloor) \\ &=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}-\sum _{i=2}^niS(\lfloor\frac{n}{i}\rfloor) \end{aligned} \]

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