数论笔记 III

摘要:莫反,贝尔数,多项式

引入

求($T,n,m\le10^5$):

$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}\mathrm{Bell}_{gcd(i,j)}$$

出处:FJOI 模拟赛 / 原题重做赛 T4

前置

  1. 多项式全家桶

P3803 【模板】多项式乘法(FFT)

P4238 【模板】多项式乘法逆

P4725 【模板】多项式对数函数(多项式 ln)

P4726 【模板】多项式指数函数(多项式 exp)

  1. Bell 数相关

贝尔数_OI wiki

P5748 集合划分计数

  1. 莫反基础

奆佬 WeLikeStudying 的博客

莫反

把 $\mathrm{Bell}$ 抽象处理出来就是这个式子:

$$\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}f(\gcd(i,j))$$

设 $n\ge m$:

$$\begin{aligned}&\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}f(\gcd(i,j))\\=&\sum_{d=1}^{n}\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}f(d)[\gcd(i,j)=d]\\=&\sum_{d=1}^{n}f(d)\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor}[\gcd(i,j)=1]\\=&\sum_{d=1}^{n}f(d)\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{d}\rfloor}\sum_{k|i}\sum_{k|j}\mu(k)\\=&\sum_{d=1}^{n}f(d)\sum_{k=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\mu(k)\sum_{k|i,i\le \lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\sum_{k|j,j\le \lfloor\frac{m}{d}\rfloor}1\\=&\sum_{d=1}^{n}f(d)\sum_{k=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}\mu(k)\left\lfloor\frac{n}{dk}\right\rfloor\left\lfloor\frac{m}{dk}\right\rfloor\\=&\sum_{d=1}^{n}\sum_{k=1}^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor}f(d)\mu(k)\left\lfloor\frac{n}{dk}\right\rfloor\left\lfloor\frac{m}{dk}\right\rfloor\\\end{aligned}$$

设 $t=dk$,$g=f\ast\mu$:

$$\sum_{t=1}^{n}g(t)\left\lfloor\frac{n}{t}\right\rfloor\left\lfloor\frac{m}{t}\right\rfloor$$

数论分块,$O(\sqrt n)$ 单次。

贝尔数

贝尔数_OI wiki | OEIS A000110

贝尔数以埃里克·坦普尔·贝尔命名,是组合数学中的一组整数数列。

贝尔三角形

递推式

$$B_{n}=\sum_{k=0}^{n-1}C_{n}^{k}B_{k}$$

e

模板:P5748 集合划分计数

e,这部分需要的前置有一点点多,就先咕了。

就是不想写。

多项式

多项式学习笔记

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