数学相关【真·NOIP】

数论相关

上来就不会的gcd相关。见SCB他威胁我去掉了一个后缀的blog好了:https://blog.csdn.net/suncongbo/article/details/82935140(已经过本人同意)

CRT大体式子应该是记住了233。如下。

P=\prod _{i} p_{i}

P_i=\frac{P}{p_i}

T_i=P_i^{-1}mod\ p_i

X=\prod_i x_iP_iT_i

方便记忆的话就是我们首先要求所有的pi的lcm然后自己不用算进去就是Pi因为要除掉就是逆元就都乘起来就好了qwq

(这是因为我太弱了所以找了个办法记下来qwq)

这次也是对积性函数和dirichlet卷积有了一个较为准确的认识(你之前是真的蠢

积性函数满足交换律结合律都很好证就不写了

莫反的原因其实就是因为μ和1是逆元所以就可以莫反了qwq

组合计数相关

基本式子啥的不写了(扩展Lucas应该不会考叭不管了QAQ不过好像扩展Lucas并不难...留个坑叭

第一类Stirling

\begin{bmatrix} n\\m \end{bmatrix} =(n-1)\begin{bmatrix} n-1\\m \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} n-1\\m-1 \end{bmatrix}

n个数排成m个非空环的方案数

貌似这玩意不怎么考(因为好像没有优化

生成函数扔上来吧

x^{\bar{n}}=\sum_{i=0}^{n}\begin{bmatrix}n\\i\end{bmatrix}x^i

x^{\underline{n}}=\sum (-1)^{(n-i)} \begin{bmatrix}n\\i\end{bmatrix}x^i

上面的是上升幂式子大概是这个样子

x^{\bar{n}}=\sum \begin{bmatrix}n\\i\end{bmatrix}x^i=(x^0+\begin{bmatrix}n\\0\end{bmatrix})*(x^1+\begin{bmatrix}n\\1\end{bmatrix})*...

下降幂就是把+改成-

这个我不会233只不过看到网上找不到上升幂下降幂的定义我就写一下(说不定还写错了QAQ

第二类Stirling

\begin{Bmatrix} n\\m \end{Bmatrix} =m\begin{Bmatrix} n-1\\m \end{Bmatrix} + \begin{Bmatrix} n-1\\m-1 \end{Bmatrix}

n个元素分成m个无序非空集合的方案数(区别于插板,n个元素相互区分)

x^n=\sum_{i=0}^n \begin{Bmatrix}n\\i\end{Bmatrix}x^{\underline{i}}

m!\begin{Bmatrix}n\\m\end{Bmatrix}=\sum_{i=0}^{m}(-1)^{m-i} \binom{m}{i}i^n

这几个式子都还不大理解但是先留下以后再看吧

插值

不管不管我就只学拉格朗日插值

g_i(x)=\prod_{j=0\ j\neq i}^n \frac{x-x_j}{x_i-x_j}

f(x)=\sum_{i=0}^{n}y_ig_i(x)

挺直观的(虽然还没写过

然后剩下的时间都挂机了

主要是minmax容斥,自然数幂和,伯努利数,差分序列...

讲题人精心准备的题目,难度适中,思路清晰,简直就是NOIP难度好题。233。


Update:真的需要总结一下NOIP的数学相关了

数论

1.GCD

辗转相除法 gcd(a,b)=gcd(b,a%b)

证明:令c=gcd(a,b), a=mc,b=ncgcd(mc,nc)=gcd(nc,(m \ mod \ n)c)。证毕。

在用的时候一定记得传参a是较大的数,b是较小的。

相关结论:gcd(x^a-1,x^b-1)=x^{gcd(a,b)}-1, gcd(Fib(a),Fib(b))=Fib(gcd(a,b))。以上两个证明见scb的blog。

2.EXGCD

求解ax+by=gcd(a,b)=d或者ax \equiv b \ (mod \ m)这两个式子是等价的(一定有解,见裴蜀定理)

推导:设我们已经得到了一组解(p,q)

\\ap+bq=gcd(a,b)=gcd(b,a \% b)=bp+(a\%b)q \\ =bp+(a-(a/b)*b)q=aq+b(p-(a/b)q)

终止条件当b==0时,gcd(a,b)=aap+bq=a\ (b==0)解得p=1,q=0

递归回去就好了qwq

贴一份代码吧

void exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
{
    if(!b)
    {
        x=1;y=0;
        return;
    }
    exgcd(b,a%b,x,y);
    int k=x;x=y;
    y=k-a/b*y;
}

如果要求非负整数解的话。p=p+b,q=q-a加减对方系数就好了

裴蜀定理我也写一下吧

对于gcd(a,b)=d,一定存在d\mid ax+by

证明:令a=nd,b=md。有d\mid ndx+mdy显然成立。

3.缩系及相关

定义?集合S满足0<S_i<mgcd(S_i,m)=1

集合中数的个数称为\varphi (m)

gcd(a,m)=1,则有a^{\varphi (m)} \equiv 1 (mod\ m)。(欧拉定理)

证明:对于S_1,S_2...S_{\varphi(m)}它们模m应该是互不相同的,所以aS_1,aS_2...aS_{\varphi(m)}模m应该也是互不相同的(很显然啊QAQ)

所以这两个集合中的数应该是一一对应的。(见缩系的定义)

把它们乘起来\prod_{i=1}^{\varphi(m)} S_i \equiv a^{\varphi(m)} \prod _{i=1}^{\varphi(m)}S_i(mod\ m)Si的乘积肯定是和m互质的所以可以除掉。就剩下a^{\varphi(m)}\equiv1(mod\ m)

4.CRT

式子我在一开头写了,直接搬下来了

P=\prod _{i} p_{i}

P_i=\frac{P}{p_i}

T_i=P_i^{-1}mod\ p_i

X=\prod x_iP_iT_i (\%P)

证明懒得写了QAQ

5.线性求逆元

我们要求x的逆元就要把p表示成x的形式

p=kx+b\ (k=p/x)

kx+b\equiv 0(mod\ p)

等式两边同乘x^{-1}b^{-1}

kb^{-1}+x^{-1}\equiv 0(mod\ p)

x^{-1}\equiv -kb^{-1}(mod \ p)

inv[i]=-p/i * inv[p\%i] (mod \ p)

log求单个逆元线性求所有逆元

组合

1.Lucas

C(m,n)=C(m\%p,n\%p)*C(m/p,n/p)(mod\ p)

一些式子

\sum_{i=0}^n C(i,n)=2^n

\sum_{i=0}^n C(x,i)=C(x+1,n)这个就是杨辉三角上的一列,然后画画图就知道了qwq

\sum_{i=0}^nC(i,k+i)=C(k+n+1,n)还是杨辉三角,只不过是斜着一列,也是可以推出来的

\sum_{i=0}^mC(i,m)C(m-i,n-m)=C(m,n)组合意义

11.1Update

自然数幂和

首先这玩意可以伯努利数or拉格朗日插值(无奈我这俩都不会)所以我们有一个非常暴力的硬推式子方法。

一次二次都比较常见直接贴下来了。

\sum_{i=1}^n i =\frac{1}{2}n(n+1)

\sum_{i=1}^n i^2 =\frac {1}{6} n (n+1)(2n+1)

我来给大家讲一讲怎么硬推三次(雾)感谢scb逼我去掉的后缀教会的我w

\sum _{i=1}^{n} i^3 = \sum _{i=0}^{n-1} (n-i)(3i^2+3i+1)

我相信你第一步就看蒙了(雾)

其实是这个样子的w

我们对i^3进行差分(相当于对原式进行二次差分)然后我们发现差分后的形式非常吼看(降了一次幂)就可以做啦。

其实就是(i+1)^3 -i^3=3i^2 +3i +1

\sum_{i=1}^n i^3=\sum _{i=0}^{n-1} 3ni^2 +3ni +n -3i^3 -3i^2-i

4\sum _{i=0}^{n-1} i^3 =3n \sum_{i=0}^{n-1} i^2+ (3n-1) \sum_{i=0}^{n-1} i +n^2 - n^3

4\sum _{i=-0}^{n-1} i^3 =\frac{1}{2} (n-1)(n-1)n(2n-1) +\frac{1}{2}(3n-1)(n-1)n -n^2(n-1)

4 \sum _{i=0}^{n-1} i^3 = \frac{1}{2}(n-1)n(2n^2 -3n +1 +3n -1 -2n)

\sum_{i=0}^{n-1} =\frac{1}{4}(n-1)^2 n^2

\sum _{i=1}^n i^3=\frac{1}{4}n^2(n+1)^2

推这么一波还是很刺激的233

再往上其实都是同理的w

其它

这些可能并不NOIPqwq

线性基(?)传送门

矩乘(?)传送门

斜率优化(?)传送门

高斯消元(?)直接消嘛...

FFT(?)FWT(?)懒得写了QAQ

(为了骗访问量竭尽全力QAQ)

转载于:https://www.cnblogs.com/hanyuweining/p/10321970.html

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