1 条题解

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    @ 2025-10-24 11:14:23

    1. 数学(核心范畴)

    题目本质是三重嵌套求和的数学问题,所有算法均基于数论与代数推导,无数据结构相关操作,是典型的“数学题”。

    2. 等幂和(幂和问题)

    最内层求和 l=1jlk\sum_{l=1}^j l^k 是经典的k次等幂和,记为 Sk(j)S_k(j)
    关键性质:Sk(j)S_k(j) 是关于 jjk+1次多项式(可通过数学归纳或伯努利数证明),这是后续推导的基础。

    3. 多项式前缀和

    中间层求和 j=1mSk(j)\sum_{j=1}^m S_k(j)(其中 m=a+idm=a+i\cdot d)是 Sk(j)S_k(j) 的前缀和。
    关键性质:若 f(x)f(x)tt 次多项式,则其前缀和 x=1nf(x)\sum_{x=1}^n f(x)t+1次多项式
    因此中间层和是关于 mmk+2k+2 次多项式,代入 m=a+idm=a+i\cdot d 后,进一步转化为关于 iik+2k+2 次多项式(记为 F(i)F(i))。

    4. 拉格朗日插值

    最外层求和 i=0nF(i)\sum_{i=0}^n F(i)F(i)F(i) 的前缀和,记为 G(n)G(n)
    由多项式前缀和性质,G(n)G(n) 是关于 nnk+3次多项式
    由于 k123k \leq 123k+3126k+3 \leq 126,只需计算 G(n)G(n)n=0,1,2,...,k+3n=0,1,2,...,k+3k+4k+4 个点的函数值,即可通过拉格朗日插值唯一确定 G(n)G(n),并求出 G(n)G(n) 在目标 nn 处的值(模 pp)。
    拉格朗日插值是本题求解高次多项式的核心算法。

    5. 快速幂

    插值过程中需计算模 pp 下的逆元(如拉格朗日基函数中的分母逆元),而 p=1234567891p=1234567891 是质数,可通过快速幂(费马小定理)快速计算逆元(xx 的逆元为 xp2modpx^{p-2} \mod p)。

    6. 模运算

    所有计算均需在 modp\mod p 下进行(避免数值溢出且满足题目要求),需处理模加减乘除的基本规则,是贯穿全程的基础操作。

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