單位根反演

2022-02-08 21:04:46 字數 1933 閱讀 9119

定理

\([n\mid a] = \dfrac1n\sum_^\omega_n^\)

證明

使用等比數列求和

a ≠ 0 (mod n)

公比不為 1

原式 = \(\dfrac1n \times\dfrac-1} = \dfrac1n \times\dfrac = 0\)

a = 0 (mod n)

公比為 1

原式 = \(\dfrac1n\times n\times \omega_n^0 = 1\)

應用

\([a\equiv b\mod n] = [a-b\equiv 0\mod n] = [n\mid(a-b)] = \dfrac1n\sum_^n\omega_n^\)

ljj學二項式定理

\[\begin

&\sum_^n\binom ni\cdot s^i\cdot a_\\

&= \sum_^n\binom ni\cdot s^i\sum_^3a_j[i=j\mod4]\\

&= \sum_^n\binom ni\cdot s^i\sum_^3a_j\frac14\sum_^3\omega_4^\\

&= \frac14\sum_^3a_j\sum_^n\binom nis^i\sum_^3\omega_4^\omega_4^\\

&= \frac14\sum_^3a_j\sum_^3\omega_4^\sum_^n\binom nis^i\omega_4^\\

&= \frac14\sum_^3a_j\sum_^3\omega_4^(1+s\omega_4^k)^n

\end

\]提交記錄

小豬佩奇學數學

\(\left\lfloor\dfrac ik\right\rfloor = \dfrac k\)

原式等於:

\[\frac1k\sum_^n\binom ni p^i (i-i\mod k)\\

\frac1k\left[\sum_^n\binom ni p^ii-\sum_^n\binom ni p^i(i\mod k)\right]

\]分開考慮:

\[ \sum_^n\binom nip^ii\\

np\sum_^n\binom p^\\

np\sum_^\binom ip^i\\

np(p+1)^

\]\[ \sum_^n\binom nip^i(i\mod k)\\

\sum_^n\binom nip^i\sum_^j[i\mod k =j]\\

\frac1k\sum_^n\binom nip^i\sum_^j\sum_^\omega_k^\\

\frac1k\sum_^j\sum_^\omega_k^\sum_^n\binom nip^i\omega_k^\\

\frac1k\sum_^j\sum_^\omega_k^(1+p\omega_k^t)^n\\

\frac1k\sum_^(1+p\omega_k^t)^n\sum_^j(\omega_k^)^j

\]總複雜度是 o(k log n)

附:\[\begin

s(n,k) &= \sum_^ik^i\\

ks(n,k)-s(n,k) &= \sum_^ik^ - \sum_^ik^i\\

&= \sum_^n(i-1)k^i - \sum_^ik^i\\

&= -\sum_^k^i + (n-1)k^n\\

&= \frac + 1 + (n-1)k^n

\end

\]於是 \(s(n,k) = \dfrac + 1 + (n-1)k^n}\)

由於 k 總是 n 次單位根, 於是 \(s(n,k) = \dfrac n\)

若 k = 1, \(s(n,1) = \sum_^ i = \dfrac2\)

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