题目描述
https://www.luogu.com.cn/problem/P6156
简要题意:求 $\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^n(i+j)^kf((i,j))(i,j)$,其中 $f(n)$ 当且仅当 $n$ 无平方因子时为 $1$ 
$n\le 5\times 10^6,k\le 10^{18}$
Solution
先进行套路的莫反
我们令 $S(n)=\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^n(i+j)^k$,$F(n)=\sum_{i=1}^ni^k$,$G(n)=\sum_{i=1}^nF(i)$,容易得到 $S(n)=G(2n)-2G(n)$
后面那个东西显然是 $\sum_{d|n}d\mu(d)\mu(\frac{n}{d})$,对于 $n=p^k$,当 $k>2$ 时为 $0$,这个东西可以线筛
另外自然数幂和也可以线筛,因为他是完全积性函数
可以做到 $O(n)$ 预处理,单词询问 $O(\sqrt n)$
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 | #include <iostream>#define maxn 10000010
 #define ll long long
 using namespace std;
 
 const int p = 998244353;
 
 ll pow_mod(ll x, ll n) {
 ll s = 1;
 for (; n; n >>= 1, x = x * x % p)
 if (n & 1) s = s * x % p;
 return s;
 }
 
 inline int add(int x, int y) { return (x += y) >= p ? x - p : x; }
 inline int mul(int x, int y) { return 1ll * x * y % p; }
 
 int pri[maxn / 10], cnt, f[maxn], g[maxn], s[maxn]; bool isp[maxn];
 void init_isp(int n, ll k) {
 f[1] = g[1] = 1;
 for (int i = 2; i <= n; ++i) {
 if (!isp[i]) pri[++cnt] = i, f[i] = i - 1, g[i] = pow_mod(i, k);
 for (int j = 1; j <= cnt && i * pri[j] <= n; ++j) {
 isp[i * pri[j]] = 1;
 g[i * pri[j]] = mul(g[i], g[pri[j]]);
 if (i % pri[j] == 0) {
 if (i / pri[j] % pri[j])
 f[i * pri[j]] = mul(f[i / pri[j]], p - pri[j]);
 break;
 }
 f[i * pri[j]] = mul(f[i], pri[j] - 1);
 }
 }
 for (int i = 1; i <= n; ++i) f[i] = add(f[i - 1], mul(g[i], f[i])), s[i] = add(s[i - 1], g[i]);
 for (int i = 1; i <= n; ++i) s[i] = add(s[i], s[i - 1]);
 }
 
 int n;
 ll k;
 
 int main() {
 ios::sync_with_stdio(false);
 cin.tie(nullptr); cout.tie(nullptr);
 
 cin >> n >> k; init_isp(2 * n, k); ll ans = 0;
 for (int l = 1, r; l <= n; l = r + 1) {
 r = n / (n / l);
 ans = (ans + 1ll * (s[2 * (n / l)] - 2 * s[n / l]) * (f[r] - f[l - 1])) % p;
 }
 cout << (ans + p) % p << "\n";
 return 0;
 }
 
 
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