0173 空心平铺一
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拉格朗日计划
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空心平铺一

考虑将正方形正中间挖去一个小正方形(两者的中心相同,四边相互平行)所得的图形,让我们称其为一方形环片。

使用恰好32块单位边长的方块板,可以拼成两种不同的方形环片:



使用最多100块单位边长的方块板,能拼出41种不同的方形环片。

使用最多一百万块单位边长的方块板,能拼出多少种不同的方形环片?

本题难度:



解答

令a为空心部分的边长,d为边界的宽度,从而整个方形环片的边长的$a+2d$。 拼出这样一个图形共需 $$(a+2d)^2-a^2=4d^2+4ad,$$ 个单位边长的方块板,因此只需找出满足 $$4d^2+4ad\le 10^6,$$ 即 $$a\le \frac{250000}{d}-d,$$ 的数对$(a,d)$即可。从1到$(\sqrt{10^6+1}-1)/2$枚举d再相加即得结果 $$\sum_{d=1}^{499}\lfloor\frac{250000}{d}\rfloor-d=1572729.$$ 注:本题无需编程,用WolframAlpha等工具即可计算上式。