[MtOI2019] 幽靈樂團

xcyyyyyy發表於2024-08-13

\(n=\max(A,B,C)\)

type=0

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C\frac{\text{lcm} (i,j)}{\gcd(i,k)}\\ =\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C\frac{ij}{\gcd(i,j)\gcd(i,k)}\\ \]

\(ij\) 部分很簡單。

剩下的我們等價於要求:

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\gcd(i,j)^C \]

考慮容斥,令 \(\prod\limits_{d|i}f_d=i^C\),那麼剩下的都可以直接做了。

type=1

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C(\frac{\text{lcm} (i,j)}{\gcd(i,k)})^{ijk}\\ =\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C(\frac{ij}{\gcd(i,j)\gcd(i,k)})^{ijk}\\ \]

那麼我們同樣拆成多部分:

\[\prod _{i=1}^A\prod _{j=1}^B\prod_{k=1}^C(ij)^{ijk}\\ =(\prod _{i=1}^A\prod _{j=1}^B(ij)^{ij})^{(C+1)C/2}\\ \]

這一部分不難。


\[\prod _{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C(\frac{1}{\gcd(i,j)\gcd(i,k)})^{ijk} \]

對於這一部分我們只需要求解:

\[\prod _{i=1}^A\prod_{j=1}^B(\frac{1}{\gcd(i,j)})^{ij} \]

同樣的,我們令 \(\prod\limits_{d|i}f_d=i\),那麼我們需要求解:

\[\prod_{d=1}^n \prod_{d|i}\prod_{d|j}f_d^{ij}\\ =\prod_{d=1}^n f_d^{\sum _{d|i}\sum_{d|j}ij} \]

同樣不難。

(出題人表示前面都不是重點,所以比較略)

type=2

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C(\frac{\text{lcm} (i,j)}{\gcd(i,k)})^{\gcd(i,j,k)} \]

同樣分成兩部分,第一部分:

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C(ij)^{\gcd(i,j,k)} \]

我們只需要求解:

\[\prod_{i=1}^Ai^{\sum_{j=1}^B\sum_{k=1}^C\gcd(i,j,k)} \]

\(\sum \limits_{d|i}f_d=i\),則我們等價於求解:

\[\prod_{i=1}^Ai^{\sum \limits_{d|i}\lfloor \frac{B}{d} \rfloor \lfloor \frac{C}{d} \rfloor f_d} \]

\(g_d=\lfloor \frac{B}{d} \rfloor \lfloor \frac{C}{d} \rfloor f_d\) 我們必然要列舉 \(i\),那麼我們需要快速求解 \(\sum \limits_{d|i}g_d\),很明顯這是不難的。

第二部分:

\[\prod_{i=1}^A\prod_{j=1}^B\prod_{k=1}^C\gcd(i,j)^{\gcd(i,j,k)} \]

發現 \(\gcd(i,j)\) 比較獨立,那麼我們處理出 \(f_d=\sum \limits_{i=1}^A\sum\limits_{j=1}^B[\gcd(i,j)=d]\),同樣處理出 \(\sum \limits_{d|i}g_d=[i=1]\) 即可計算出來 \(f\),那麼原式就等於:

\[\prod_{i=1}^n(\prod_{k=1}^Ci^{\gcd(i,j)})^{f_i}\\ =\prod_{i=1}^ni^{f_i\sum \limits_{k=1}^C\gcd(k,i)} \]

\(\sum \limits_{d|i}h_d=i\),那麼該式是:

\[=\prod_{i=1}^ni^{f_i\sum \limits_{d|i}^Ch_d\lfloor\frac{C}{d}\rfloor} \]

同樣可以快速求出來。

(啊我怎麼就推完了,這個題也不難啊)

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