[数上級プラン120 (共通テスト対策) 問題90]
座標平面上で,x座標と座標がともに整数である点を格子点という。
kを自然数とする。座標平面上で、3つの不等式20,1/2,ys/2/2x+4kによっ
て表される領域をDとする。 領域 D に含まれる格子点の個数を求めよう。
領域Dは3点(0,0), (アk, イ), (0, ウ)を頂点とする三角形の間およ
び内部である。
=1のとき,Dに含まれる格子点の個数はエオ個である。
一般に、自然数に対し, D に含まれる格子点の個数をkを用いて表そう。
以下である点の個数は
Dに含まれる格子点で座標が0以上
k2++ク)個であるから,カーケk+コk+サ
である。
領域 D は右の図 [1] のように、3点 (0, 0), (4k, 2k,
(0, 4k) を頂点とする三角形の周および内部である。
[1] yf
14k
12
y= x+4k
k=1のとき, D に含まれる格子点の個数は図 [2]から
13個
y=
12
D
を整数とする。
2k
領域内のうち、直線 y=i (0≦i≦4k) 上にある格子点の個
数を とおく。
y=i'
2i
4kx
Disk のとき, a;は不等式 0≦x≦2i を満たす整数の個
数に等しいから
a;=2i+1
[2]ア
よって, D に含まれる格子点で y 座標が0以上2k以下であ
る点の個数は
12
32
+.
10
2k
Za,=2(2i+1)=2.1.2k(2k+1)+2k+1=4k²+4k+1
i=0
i=0
領域は直線y=2kに関して対称であるから
2k
p=Σa, 2Σa-a2 =8k²+8k+2-(4k+1)=8k²+4k+1
1=0
16
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