K. Easy Sigma(类欧几里得)
K. Easy Sigma
∑i=1n(?1)?i×k?,(n≤109,k≤104)\sum_{i = 1} ^{n} (-1) ^{\lfloor i \times \sqrt k \rfloor}, (n \le 10 ^ 9, k \le 10 ^ 4)\\ i=1∑n?(?1)?i×k??,(n≤109,k≤104)
考慮(?1)x=1?2×(xmod2)=1?2(x?2×x2)=1?2x+4×?x2?(-1) ^{x} = 1 - 2 \times (x \mod 2) = 1 - 2(x - 2 \times \frac{x}{2}) = 1 - 2x + 4 \times \lfloor \frac{x}{2} \rfloor(?1)x=1?2×(xmod2)=1?2(x?2×2x?)=1?2x+4×?2x??。
∑i=1n(?1)?i×k?n?2×∑i=1n?i×k?+4×∑i=1n?i×k2?\sum_{i = 1} ^{n} (-1) ^{\lfloor i \times \sqrt{k} \rfloor}\\ n - 2 \times \sum_{i = 1} ^{n} \lfloor i \times \sqrt k \rfloor + 4 \times \sum_{i = 1} ^{n} \lfloor \frac{ i \times \sqrt k}{2} \rfloor\\ i=1∑n?(?1)?i×k??n?2×i=1∑n??i×k??+4×i=1∑n??2i×k???
我么假設f(a,b,c,n)=∑i=1n?(a×r+b)×ic?f(a, b, c, n) = \sum\limits_{i = 1} ^{n} \lfloor \frac{\left(a \times \sqrt r + b \right) \times i}{c} \rfloorf(a,b,c,n)=i=1∑n??c(a×r?+b)×i??,
如果a×r+bc≥1,d=?a×r+bc?\frac{a \times \sqrt r + b} {c} \ge 1, d = \lfloor \frac{a \times \sqrt r + b} {c} \rfloorca×r?+b?≥1,d=?ca×r?+b??:
d×n×(n+1)2+∑i=1n?(a×r+b?d×c)×ic?f(a,b,c,n)=d×n×(n+1)2+f(a,b?d×c,c,n)d \times \frac{n \times (n + 1)}{2} + \sum_{i = 1} ^{n} \lfloor \frac{\left(a \times \sqrt r + b - d \times c \right) \times i}{c} \rfloor \\ f(a, b, c, n) = d \times \frac{n \times (n + 1)}{2} + f(a, b - d \times c, c, n)\\ d×2n×(n+1)?+i=1∑n??c(a×r?+b?d×c)×i??f(a,b,c,n)=d×2n×(n+1)?+f(a,b?d×c,c,n)
否則a×r+bc<1\frac{a \times \sqrt r + b}{c} < 1ca×r?+b?<1:
由類歐的一般套路,我們設m=?n×ar+bc?,t=a×r+bcm = \lfloor n \times \frac{a \sqrt r + b}{c} \rfloor, t = \frac{a \times \sqrt r + b}{c}m=?n×car?+b??,t=ca×r?+b?,這里的ddd沒有向下取整,是一個實數。
∑i=1n∑j=1m[j<t×i]∑i=1n∑j=1m[i>jt]∑j=1mn??jt?∑i=1mn??i×ca×r+b?n×m?∑i=1m?i×ca×r+b?\sum_{i = 1} ^{n} \sum_{j = 1} ^{m} [j < t \times i]\\ \sum_{i = 1} ^{n} \sum_{j = 1} ^{m} [i > \frac{j}{t}]\\ \sum_{j = 1} ^{m} n - \lfloor \frac{j}{t} \rfloor \\ \sum_{i = 1} ^{m} n - \lfloor \frac{i \times c}{a \times \sqrt r + b} \rfloor\\ n \times m - \sum_{i = 1} ^{m} \lfloor \frac{i \times c}{a \times \sqrt r + b} \rfloor \\ i=1∑n?j=1∑m?[j<t×i]i=1∑n?j=1∑m?[i>tj?]j=1∑m?n??tj??i=1∑m?n??a×r?+bi×c??n×m?i=1∑m??a×r?+bi×c??
考慮將分母有理化,也就是乘上一個a×r?ba \times \sqrt r - ba×r??b。
n×m?∑i=1m?car?cba2r?b2i?n \times m - \sum_{i = 1} ^{m} \lfloor \frac{ca \sqrt r - cb}{a ^ 2 r - b ^ 2} i \rfloor\\ n×m?i=1∑m??a2r?b2car??cb?i?
綜上,可以通過類歐來解決,遞歸出口就是n=0n = 0n=0。
總結
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