给定正整数 n 和 k,有互质的整数 a、b 满足: 2 <= a < b <= n b = a + m * k, m为正整数 求 a 和 b 所有可能的数量有多少
时间: 2023-06-01 19:02:19 浏览: 231
### 回答1:
题目是要求给定正整数n和k,有互质的整数a、b满足:2 <= a < b <= n,且b = a + m * k,其中m为正整数。求a和b所拥有可能的数量。
解题思路:
由于a、b互质,因此它们的差值k不能被a或者b整除。又因为b = a + m * k,因此当m为奇数时,a和b同奇偶性;当m为偶数时,a和b异奇偶性。因此,我们可以将m拆分为m1和m2,其中m1为奇数,m2为偶数,则:
当m1为1时,a和b必须均为奇数,此时可以从[3, n-1]中选取奇数作为a,并计算出对应的b是否满足条件。
当m1为3时,a和b必须均为奇数,此时可以从[5, n-1]中间隔一个偶数选取奇数作为a,并计算出对应的b是否满足条件。
......
当m1为k-1时,a和b必须为同一奇偶性,此时也只有一种情况,即从[2, n-k+1]中选取同奇偶性的数作为a,计算出对应的b是否满足条件。
由于每个m1只有一个可能性,因此我们只需要分别计算出每个m1对应的可能性数量,然后将所有可能性数量相加即可。
### 回答2:
首先,我们可以将条件 b = a * m * k 转换为 b / a = m * k,并且因为a和b互质,所以我们可以将它们写成质因数分解的形式,即a = p1 ^ x1 * p2 ^ x2 * ... * pn ^ xn 和 b = q1 ^ y1 * q2 ^ y2 * ... * qm ^ ym,其中pi和qj为不同的质数,xi和yi为大于等于1的整数。
因此,我们可以将 b / a = m * k 改写为 (q1 ^ y1 * q2 ^ y2 * ... * qm ^ ym) / (p1 ^ x1 * p2 ^ x2 * ... * pn ^ xn) = m * k。为了让 m * k 为整数,我们需要确保 qj 的指数 yi 大于或等于相应的 pi 的指数 xi,即 yi >= xi。
另一方面,因为 a < b <= n,所以我们可以得到 p1 ^ x1 <= a < b / m * k = a * k,从而 p1 ^ x1 <= a * (k - 1)。利用这个结果,我们可以将可能的 p1 的值限制在 [2, floor(n/(k-1))] 之间。
接下来我们考虑在确定了 p1 后,如何计算有多少个有序的整数二元组 (a, b) 满足条件。设对于一个质数 pi,其所有可能的指数 xi 的集合为 Mi,那么我们需要找到 Yi,使得 yi >= xi 且 qi ^ yi / pi ^ xi 不超过 n。
一旦我们找到了Yi,我们可以得到满足条件的二元组数目为:
C = product((yi - xi + 1) for all i)
这是因为,在每个确定的 qi ^ yi 和 pi ^ xi 组合的情况下,(yi - xi + 1) 个数都可以被选择为系数,从而生成 (yi - xi + 1) 个满足要求的乘积。
因此,我们可以实现如下算法:
- 对于 p1 在 [2, floor(n / (k-1))] 范围内枚举,令 M1 为所有可能的指数集合,初始为空集。
- 对于每一个 qi,在 M1 中找到所有满足 qi ^ yi / p1 ^ xi <= n 的 yi,构建集合 Y1。
- 对于每一个 pj (j > 1),在 Mj-1 中找到所有可能的指数(xi),令 Mj 为所有满足 yi >= xi 且 qj ^ yi / pj ^ xi <= n 的 yi 的集合。对于每个新的 Qj,计算它们的集合 Yj。
- 计算所有可能的 yi 的交集 Y = intersect(Yj) for all j。
- 计算所有指定 Y 集合中的有序整数二元组数目 C,将其添加到答案中。
算法的时间复杂度为 O(n ^ 1.5 / k ^ 0.5 log(n / k)),其中 n ^ 1.5 / k ^ 0.5 是计算所有可能的 yi 集合的数量,log(n / k) 是枚举质数的数量。时间复杂度的推导可以参考一些数学文章,这里不再赘述。
### 回答3:
题目解析:
本题虽然看起来是一个组合问题,但是我们不妨先从一个具体的例子开始考虑。例如,当n=10,k=3时,我们需要找到所有满足条件的互质正整数a、b,且有b=a×m×k,其中m为正整数且大于1。
那么首先,我们可以考虑k=2的情况。此时b就为a×m,我们可以穷尽所有可能的a和m,即从2到5枚举a,从2到2枚举m,得到如下所有符合要求的a和b:{(2,4),(2,6),(2,8),(3,6),(3,9),(4,8),(4,12),(5,10)}。
那么当k=3时,我们需要考虑的是b=a×m×3,同样可以穷尽a和m的可能性,得到如下结果:{(2,6),(2,9),(3,9),(4,12),(5,15),(6,12),(6,18),(7,21),(8,24),(9,18),(9,27),(10,30)}。
同样的方法可以用于任意k的情况,但是我们能否找到一种更快的方法来计算所有可能的数量呢?
考虑到a和b是互质的,那么b一定是a的倍数,也就是说,b可以写作a×t,其中t为正整数。又因为b=a×m×k,所以t=m×k。
那么我们只需要在1到n中找到所有的a,然后再计算a的可行t的数量即可。由于t的最小值是k,所以对于a=k的情况,t的可行数量为(n/k)-1;对于a=k+1的情况,t的可行数量为(n/k)-2,以此类推。最后将所有a的可行数量相加,就可以得到所有符合要求的a、b的数量。
代码实现(Python):
n,k=map(int,input().split())
ans=0
for a in range(2,n+1):
ans+=(n//a-k)*(a-1)
print(ans)
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