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소수 p를 법으로 하는 조화급수

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요약
소수 p와 범위 l부터 r까지가 주어질 때, 범위의 각 i에 대한 p를 법으로 하는 역원의 합을 p로 나눈 나머지로 구합니다.
난이도

보통10점 중 5점

유형
정수론, 수학, 누적 합
정답자
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문제

수학에서 조화급수는 다음 합을 말한다.

∑k=1∞1k=11+12+13+14+…\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k} = \frac{1}{1} + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{4} + \ldots

이 급수에는 여러 흥미로운 성질이 있다. 급수는 발산하며, 처음 nn개 항의 합은 nn이 무한대로 갈 때 ln⁡(n)+γ\ln(n) + \gamma에 가까워진다. 여기서 γ\gamma는 오일러-마스케로니 상수이다.

토르는 해석학을 그리 좋아하지 않아서 조화급수의 흥미로운 성질에는 별 관심이 없다. 대신 토르는 심심풀이로 새로운 수학 대상을 만들고, 이를 소수 pp를 법으로 하는 조화급수라고 이름 붙였다.

토르는 소수 pp를 법으로 하는 조화급수를 다음 합으로 정의한다.

∑i=1p−11i(modp)=(11+12+…+1p−2+1p−1)(modp)\sum_{i=1}^{p-1} \frac{1}{i} \pmod p = \left(\frac{1}{1} + \frac{1}{2} + \ldots + \frac{1}{p-2} + \frac{1}{p-1}\right) \pmod p

정수 x∈[1;p−1]x \in [1; p-1]에 대해 토르는 x⋅y≡1(modp)x \cdot y \equiv 1 \pmod p를 만족하는 정수 y∈[1;p−1]y \in [1; p-1]을 1x\frac{1}{x}라고 부른다. pp가 소수이면 각 xx마다 이런 yy가 정확히 하나 존재함을 증명할 수 있다.

토르는 ll부터 rr까지 항의 합, 즉 ∑i=lr1i(modp)\sum_{i=l}^{r} \frac{1}{i} \pmod p의 값이 궁금해졌다.

입력

첫 줄에 세 정수 ll, rr, pp가 주어진다 (1≤l≤r<p1 \le l \le r < p, r−l<2⋅107r - l < 2 \cdot 10^7, p≤109p \le 10^9, pp는 소수이다).

출력

답을 나타내는 정수 하나를 출력한다. 이 문제의 모든 산술 연산은 pp를 법으로 수행한다.

힌트

자연수 xx가 소수라는 것은 x≠1x \ne 1이고 11과 xx 이외의 약수가 없다는 뜻이다.

예제2

  1. 예제 1

    입력
    1 5 7
    
    예상 출력
    1
    
  2. 예제 2

    입력
    3 10 31
    
    예상 출력
    4