题目描述
退役三年后,_rqy 成为了一名数学人。
有一天,求小真问了 _rqy 一个问题:是否存在一个三边长都为有理数的直角三角形,使得其面积恰好是 1?
_rqy 想了很久,发现肯定不存在。证明可以见本题目描述末尾。
作为一名数学人,_rqy 觉得自己应该具有推广问题的基本素养。所以她很好奇:对任意正整数 n,如何判断是否存在一个三边长都为有理数的直角三角形,使得其面积为 n?
例如对 n=1,答案是不存在。对 n=6,则存在:其是边长为 3,4,5 的直角三角形的面积。
为了检验你是否也具有数学人的基本素养,_rqy 想让你求出 L,…,R 中满足条件的数的个数。
输入格式
一行两个正整数 L,R。
输出格式
一行一个非负整数,表示答案。
1 6
2
1 100
50
1 100000
56490
数据范围与提示
对 30% 的数据,1⩽L⩽R⩽10。
对 50% 的数据,1⩽L⩽R⩽100。
另有 20% 的数据,R−L⩽3。
对 100% 的数据,1⩽L⩽R⩽5×105。
证明:1 不是有理边长的直角三角形的面积
显然这个问题等价于:是否存在一个三边长都是整数的直角三角形,其面积是完全平方数。
假如一个直角三角形三边长分别是 a,b,c 而面积是 d2,则 a2+b2=c2,ab=2d2。我们知道勾股数一定长成 a=2mn,b=n2−m2,c=n2+m2,其中 m<n 并且他们互质且一奇一偶. 那么 mn(n−m)(n+m)=d2. 由于 n,m 互质,他们一定也和 n−m,n+m 互质。所以 n,m,n−m,n+m 都是完全平方数。
设 n=p2,m=q2,n+m=r2,n−m=s2. 由于 n,m 一奇一偶,n±m都是奇数,所以 r,s 都是奇数。记 x=2r+s,y=2r−s, 则 x2+y2=2r2+s2=n=p2, 并且 xy=4r2−s2=2q2.
由于 x,y 是整数,所以 2q2 是整数,所以 q 一定是偶数。因此以 (x,y,p) 为三边长的直角三角形的面积是 4q2=(2q)2,也是完全平方数。
而 $\bigl(\frac{q}{2}\bigr)^2 = \frac{m}{4} < nm(n-m)(n+m) = d^2$, 所以我们得到了一个面积更小的满足条件的三角形。重复这个过程,那么面积会越来越小。但是面积总是整数,不能减到小于 1,所以矛盾。因此只可能根本不存在这样的三角形。