题目求“是质数”,我们可以枚举每个质数然后统计答案,假设$n\leq m$
$$\begin{align*}\sum\limits_{\substack{p是质数\\p\leq n}}\ \sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^m\left[(i,j)=p\right]&=\sum\limits_{\substack{p是质数\\p\leq n}}\ \sum\limits_{i=1}^{\left\lfloor\frac np\right\rfloor}\sum\limits_{j=1}^{\left\lfloor\frac mp\right\rfloor}\left[(i,j)=1\right]\\&=\sum\limits_{\substack{p是质数\\p\leq n}}\ \sum\limits_{i=1}^{\left\lfloor\frac np\right\rfloor}\sum\limits_{j=1}^{\left\lfloor\frac mp\right\rfloor}\sum\limits_{d|(i,j)}\mu(d)\\&=\sum\limits_{\substack{p是质数\\p\leq n}}\ \sum\limits_{i=1}^{\left\lfloor\frac np\right\rfloor}\sum\limits_{j=1}^{\left\lfloor\frac mp\right\rfloor}\sum\limits_{\substack{d|i\\d|j}}\mu(d)\\&=\sum\limits_{\substack{p是质数\\p\leq n}}\ \sum\limits_{d=1}^{\left\lfloor\frac np\right\rfloor}\mu(d)\left\lfloor\dfrac n{dp}\right\rfloor\left\lfloor\dfrac m{dp}\right\rfloor\end{align*}$$
“$p$是质数”这个限制条件很烦人,我们要把它放到内层的sigma里,令$k=dp$,注意到原来内层对$d$的限制是$d\leq\left\lfloor\dfrac np\right\rfloor$,即$k\leq n$,所以我们可以把它改写为$\sum\limits_{k=1}^n\sum\limits_{\substack{p是质数\\p|k}}\mu\left(\dfrac kp\right)\left\lfloor\dfrac nk\right\rfloor\left\lfloor\dfrac mk\right\rfloor$
看到下取整我们就知道它可以快速求和了,问题在于中间那个$\sum\limits_{\substack{p是质数\\p|k}}\mu\left(\dfrac kp\right)$,显然我们是要预处理它的
用比较暴力的方式就可以了,即枚举$p$和它的所有倍数,因为一个数$\leq n$的倍数数量是均摊$O(\ln n)$的($\sum\limits_{i=2}^n\left\lfloor\dfrac ni\right\rfloor\lt n\int_1^n\dfrac 1xdx=n\ln n-n$),而且$\pi(x)=\Theta\left(\dfrac x{\ln x}\right)$(更准确地说,$\left(\dfrac{\ln2}3\right)\dfrac x{\ln x}\lt\pi(x)\lt(6\ln2)\dfrac x{\ln x}$,证明可参考《初等数论》中“$\pi(x)$的上、下界估计”),所以枚举所有$\leq n$的质数的倍数是均摊$O(n)$的,这种看似暴力的做法其实并不会超时
于是就做完了,学到一个套路:出现$[x=1]$这种东西的时候可以把它转化为莫比乌斯函数看是否能简化计算
#include#define T 10000000#define ll long longint mu[10000010],pr[10000010],f[10000010];bool np[10000010];void sieve(){ int i,j,m=0; np[1]=1; mu[1]=1; for(i=2;i<=T;i++){ if(!np[i]){ m++; pr[m]=i; mu[i]=-1; } for(j=1;j<=m;j++){ if(pr[j]*(ll)i>T)break; np[i*pr[j]]=1; if(i%pr[j]==0)break; mu[i*pr[j]]=-mu[i]; } } for(i=1;i<=m;i++){ for(j=1;pr[i]*(ll)j<=T;j++)f[j*pr[i]]+=mu[j]; } for(i=2;i<=T;i++)f[i]+=f[i-1];}void swap(int&a,int&b){a^=b^=a^=b;}int min(int a,int b){return a m)swap(n,m); for(i=1;i<=n;i=las+1){ las=min(n/(n/i),m/(m/i)); s+=(f[las]-f[i-1])*(ll)(n/i)*(ll)(m/i); } return s;}int main(){ int t,n,m; sieve(); scanf("%d",&t); while(t--){ scanf("%d%d",&n,&m); printf("%lld\n",mob(n,m)); }}