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P11566

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@minuvtih
此快照首次捕获于
2025/12/02 08:44
3 个月前
此快照最后确认于
2025/12/02 08:44
3 个月前
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一个比官方题解好理解得多的做法!!!
需要一定线性代数/生成函数基础。
问题其实就是给定线性空间 R,BR,Bdim(R+B)\dim(R+B)(注意这里是和而非并)。使用线性代数维数公式,得 dim(R+B)=dim(R)+dim(B)dim(RB)\dim(R+B)=\dim(R)+\dim(B)-\dim(R\cap B)
Proof
dim(R)=n,dim(B)=m,dim(RB)=k\dim(R)=n,\dim(B)=m,\dim(R\cap B)=k。取 RBR\cap B 的一组基 α1k\pmb{\alpha}_{1\sim k},分别扩展成 R/BR/B 的基为 α1k,β1nk\pmb{\alpha}_{1\sim k},\pmb{\beta}_{1\sim n-k}α1k,γ1mk\pmb{\alpha}_{1\sim k},\pmb{\gamma}_{1\sim m-k}
问题即为,说明 α1k,β1nk,γ1mk\pmb{\alpha}_{1\sim k},\pmb{\beta}_{1\sim n-k},\pmb{\gamma}_{1\sim m-k} 这些向量线性无关。反证,若:
xiαi+yiβi+ziγi=0\sum x_i\pmb{\alpha}_i+\sum y_i\pmb{\beta}_i+\sum z_i\pmb{\gamma}_i=\pmb{0},设 δ=xiαi+yiβi=ziγi\pmb{\delta}=\sum x_i\pmb{\alpha}_i+\sum y_i\pmb{\beta}_i=\sum -z_i\pmb{\gamma}_i。则 δR\pmb{\delta}\in RδB\pmb{\delta}\in B,故 δRB\pmb{\delta}\in R\cap B,从而存在 w1kw_{1\sim k} 使得 δ=wiαi\pmb{\delta}=\sum w_i\pmb{\alpha}_i。 故而 wiαi+ziγi=0\sum w_i\pmb{\alpha_i}+\sum z_i\pmb{\gamma}_i=\pmb{0},由于 α1k,γ1mk\pmb{\alpha}_{1\sim k},\pmb{\gamma}_{1\sim m-k} 线性无关所以 wi,ziw_i,z_i 全为 00,所以 δ=0\pmb{\delta}=\pmb{0}。从而 xi,yix_i,y_i 也全为 00,结论得证。
其中 dim(R)\dim(R) 显然是 (na+1)(mb+1)(n-a+1)(m-b+1)dim(B)\dim(B) 同理。难点在于如何算 dim(RB)\dim(R\cap B)。不妨先就一维的问题进行讨论,将问题使用在 F2\mathbb{F}_2 意义下的生成函数刻画(这一手法在 CF1698G 中也可见得):令 Fa(x)=0i<axiF_a(x)=\sum\limits_{0\le i<a}x^iFc(x)F_c(x) 同理。向量 vRv\in R 当且仅当有 P(x)(degPna)P(x)(\deg{P}\le n-a) 满足 v(x)=P(x)Fa(x)v(x)=P(x)F_a(x);向量 vBv\in B 当且仅当有 Q(x)(degQnc)Q(x)(\deg{Q}\le n-c) 满足 v(x)=Q(x)Fc(x)v(x)=Q(x)F_c(x)
vRBv\in R\cap B 则有 P(x)Fa(x)=Q(x)Fc(x)P(x)F_a(x)=Q(x)F_c(x),此处必须有 P(x)Fa(x)P(x)F_a(x)Fc(x)F_c(x) 的倍数,即 P(x)P(x)Fc(x)gcd(Fa(x),Fc(x))\frac{F_c(x)}{\gcd(F_a(x),F_c(x))} 的倍数。gcd(Fa(x),Fc(x))\gcd(F_a(x),F_c(x)) 是什么?更损相减一下,就是 gcd(xcFac(x),Fc(x))(a>c)=gcd(Fac(x),Fc(x))\gcd(x^c\cdot F_{a-c}(x),F_c(x))(a>c)=\gcd(F_{a-c}(x),F_c(x)),从而 gcd(Fa(x),Fc(x))=Fgcd(a,c)(x)\gcd(F_a(x),F_c(x))=F_{\gcd(a,c)}(x)
P(x)=G(x)Fc(x)gcd(Fa(x),Fc(x))P(x)=G(x)\frac{F_c(x)}{\gcd(F_a(x),F_c(x))},则 G(x)G(x) 仅需 degGnac+gcd(a,c)\deg{G}\le n-a-c+\gcd(a,c)(另一边 degQnc\deg{Q}\le n-c 的限制推出来是一样的),任意的 G(x)G(x) 都可决定 vv,而 degG\deg{G} 可取遍 0nac+gcd(a,c)0\sim n-a-c+\gcd(a,c),故 dim(RB)\dim(R\cap B) 即为该值 +1+1
对于二维的问题,可以直接列二维生成函数,你会发现运算过程中两维是完全对立的,换句话说,dim(BR)\dim(B\cap R) 就是
(nac+gcd(a,c)+1)(mbd+gcd(b,d)+1)(n-a-c+\gcd(a,c)+1)(m-b-d+\gcd(b,d)+1)
当然得特判减成 <0<0 的情况。复杂度瓶颈在于快速幂/求 gcd\gcdO(TlogV)\mathcal{O}(T\log{V})

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