D. 天道合音

    传统题 1000ms 256MiB

天道合音

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天道合音

题目背景

在万物初开的洪荒时代,宇宙的稳定由一种名为“天道之力”的能量维系。相传,当年的天道总值为 nn。此力可一分为三,化为“阳”、“阴”、“和”三股气息,其力值分别为 aabbcc。这三股气息必须源于同宗,故其力值之和恒为天道总值 nn

神兽“灵羊”受天命所托,需推演宇宙和谐之道的总纲。它发现,任意一组三气息的和谐度,取决于一种玄妙的“合音”值。计算此值,需先取“阳”与“阴”二气之力 aabb,求其“本源共通之力”,再将此共通之力与“和”气之力 cc 相融,求其“最小谐振周期”。

灵羊的任务,便是遍历所有可能的三气息组合,将其“合音”值累加,最终求得代表宇宙总和谐度的神圣数值。

题目描述

令天道总值为整数 nn

  1. 三元气息组:一个“三元气息组”是一个有序正整数三元组 (a,b,c)(a, b, c),满足 a,b,cZ+a, b, c \in \mathbb{Z}^+a+b+c=na + b + c = n

  2. 本源共通之力:对于气息组中的 aabb,其“本源共通之力”定义为它们的最大公约数。 g=gcd(a,b)g = \gcd(a, b)

  3. 合音值:对于一个三元气息组 (a,b,c)(a, b, c),其“合音值”定义为“和”气之力 cc 与“本源共通之力” gg 的最小公倍数。 $V(a, b, c) = \operatorname{lcm}(c, g) = \operatorname{lcm}(c, \gcd(a, b))$

  4. 宇宙总和谐度:此值是所有可能的三元气息组的“合音值”之和。由于结果可能极大,需对 109+710^9 + 7 取模。

目标

给定天道总值 nn,计算宇宙总和谐度。其数学表达式为:

$$\text{宇宙总和谐度} = \left( \sum_{a,b,c \in \mathbb{Z}^+ \atop a+b+c=n} \operatorname{lcm}(c, \gcd(a, b)) \right) \pmod{10^9 + 7} $$

输入格式

输入一个整数 nn (3n1053 \le n \le 10^5),代表天道总值。

输出格式

输出一个整数,代表模 109+710^9 + 7 后的宇宙总和谐度。

样例分析

样例 #1

输入
5
输出
11

解释: 当天道总值 n=5n=5 时,存在以下 6 个三元气息组:

  • (1,1,3)(1, 1, 3): $\operatorname{lcm}(3, \gcd(1,1)) = \operatorname{lcm}(3,1) = 3$
  • (1,2,2)(1, 2, 2): $\operatorname{lcm}(2, \gcd(1,2)) = \operatorname{lcm}(2,1) = 2$
  • (1,3,1)(1, 3, 1): $\operatorname{lcm}(1, \gcd(1,3)) = \operatorname{lcm}(1,1) = 1$
  • (2,1,2)(2, 1, 2): $\operatorname{lcm}(2, \gcd(2,1)) = \operatorname{lcm}(2,1) = 2$
  • (2,2,1)(2, 2, 1): $\operatorname{lcm}(1, \gcd(2,2)) = \operatorname{lcm}(1,2) = 2$
  • (3,1,1)(3, 1, 1): $\operatorname{lcm}(1, \gcd(3,1)) = \operatorname{lcm}(1,1) = 1$ 宇宙总和谐度为 3+2+1+2+2+1=113+2+1+2+2+1 = 11

样例 #2

输入
7
输出
42

解释: 当天道总值 n=7n=7 时,存在 15 个可能的三元气息组。将它们的合音值相加:

  • 对于 c=1c=1, a+b=6a+b=6:
    • (1,5,1)(1,5,1) -> lcm(1,gcd(1,5))=1\operatorname{lcm}(1,\gcd(1,5))=1
    • (2,4,1)(2,4,1) -> lcm(1,gcd(2,4))=2\operatorname{lcm}(1,\gcd(2,4))=2
    • (3,3,1)(3,3,1) -> lcm(1,gcd(3,3))=3\operatorname{lcm}(1,\gcd(3,3))=3
    • (4,2,1) -> lcm(1,gcd(4,2))=2\operatorname{lcm}(1,\gcd(4,2))=2
    • (5,1,1) -> lcm(1,gcd(5,1))=1\operatorname{lcm}(1,\gcd(5,1))=1
    • 小计: 1+2+3+2+1=91+2+3+2+1=9
  • 对于 c=2c=2, a+b=5a+b=5:
    • (1,4,2) -> lcm(2,gcd(1,4))=2\operatorname{lcm}(2,\gcd(1,4))=2
    • (2,3,2) -> lcm(2,gcd(2,3))=2\operatorname{lcm}(2,\gcd(2,3))=2
    • (3,2,2) -> lcm(2,gcd(3,2))=2\operatorname{lcm}(2,\gcd(3,2))=2
    • (4,1,2) -> lcm(2,gcd(4,1))=2\operatorname{lcm}(2,\gcd(4,1))=2
    • 小计: 2+2+2+2=82+2+2+2=8
  • 对于 c=3c=3, a+b=4a+b=4:
    • (1,3,3) -> lcm(3,gcd(1,3))=3\operatorname{lcm}(3,\gcd(1,3))=3
    • (2,2,3) -> lcm(3,gcd(2,2))=6\operatorname{lcm}(3,\gcd(2,2))=6
    • (3,1,3) -> lcm(3,gcd(3,1))=3\operatorname{lcm}(3,\gcd(3,1))=3
    • 小计: 3+6+3=123+6+3=12
  • 对于 c=4c=4, a+b=3a+b=3:
    • (1,2,4) -> lcm(4,gcd(1,2))=4\operatorname{lcm}(4,\gcd(1,2))=4
    • (2,1,4) -> lcm(4,gcd(2,1))=4\operatorname{lcm}(4,\gcd(2,1))=4
    • 小计: 4+4=84+4=8
  • 对于 c=5c=5, a+b=2a+b=2:
    • (1,1,5) -> lcm(5,gcd(1,1))=5\operatorname{lcm}(5,\gcd(1,1))=5
    • 小计: 55 宇宙总和谐度为 9+8+12+8+5=429+8+12+8+5=42

样例 #3

输入
57132
输出
502291108

「岱陌算法杯」ROUND #2 (Div.3)

未参加
状态
已结束
规则
IOI
题目
5
开始于
2025-7-3 18:00
结束于
2025-7-8 19:00
持续时间
4 小时
主持人
参赛人数
28