Description
求一个给定的圆(x^2+y^2=r^2),在圆周上有多少个点的坐标是整数。
Input
只有一个正整数n,n<=2000 000 000
Output
整点个数
Sample Input
4
Sample Output
4
题解
显然可以O(r)枚举x...
我们只考虑第一象限的点,最后乘四再加四(坐标轴上的点)。
考虑这个式子:
$$\begin{aligned}
x^2+y^2&=r^2\\x^2&=r^2-y^2\\x^2&=(r-y)(r+y)\end{aligned}$$我们令$d = gcd(r+y, r-y), A = \frac{r-y}d, B = \frac{r+y}d$,则
$$x^2 = d^2 AB$$
又$gcd(A, B)=1$,所以$A, B$都是完全平方数。
再令$A = a^2, B = b^2$,则
$$a^2 = \frac{r-y}d$$
$$b^2 = \frac{r+y}d$$
两式相加得
$$a^2+b^2 = \frac{2r}d$$
又$a<b$,所以
$$a^2<\frac{r}d$$
那么我们只需枚举$d|2r$,再枚举$a<\sqrt{\frac{r}d}$,计算$B=\frac{2r}d - a^2$是否是完全平方数且与$A$互质即可。
具体,我们枚举$d\in[1, sqrt(2r)]$,判断是否有$d|2r$,如果是,那么对$d=d$和$d=\frac{2r}d$枚举a。
附代码(代码中$A,B$对应推导中的$a,b$):
#include#include typedef long long LL;LL gcd(LL a, LL b) { while (b) { LL t = b; b = a % b; a = t; } return a;}LL r;inline bool check(LL d, LL A) { LL B = (LL)sqrt(2 * r / d - A * A); return A * A + B * B == 2 * r / d && gcd(A, B) == 1;}int main() { scanf("%lld", &r); LL ans = 0; for (LL d = 1; d * d <= 2 * r; ++d) if (!(2 * r % d)) { for (LL A = 1; A * A < r / d; ++A) ans += check(d, A); if (d * d != 2 * r) for (LL A = 1; A * A < d / 2; ++A) ans += check(2 * r / d, A); } printf("%lld\n", (ans + 1) * 4); return 0;}