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ROSECODE 457

整数圆堆积 1

Integral circle packings 1

liuguangxi · 数学 ·

将三个圆 C2C3C4 放置在一个较大的圆 C1 内,使得每对圆彼此相切并且内圆不重叠。



我们可以用更多的相切圆重复填充相互相切的圆之间的间隙,并生成圆堆积。将圆的曲率表示为其半径的倒数。有趣的是,如果四个相互相切的圆C1C2C3C4的曲率是整数,则这种填料中的每个圆都具有整数曲率,我们将这种填料称为整圆填料。

下图显示了具有四个圆曲率的整圆封装:6、11、14 和 15(每个圆都标有其曲率,仅显示了部分圆)。



定义一个整数四元组(abcd),a<0<bcd代表初始四个互相相切的圆C1C2C3C4的曲率,这决定了整数圆的填充。这里的负值表示边界圆的负曲率。例如,上述积分圆堆积可以表示为(-6,11,14,15)。

如果 abcd 的最大公约数为 1,则称四元组(abcd原始的 四倍。四元组(abcd)是 如果圆填充中除最初四个圆之外的任何圆的曲率不小于 d,则为四倍。例如,(-6,11,14,15)是根四元组,而(-6,11,14,23)不是根四元组,因为圆形填充中存在小于23的曲率值15。

整数圆堆积的所有曲率(负号被省略)形成无限整数集。特别是如果用于打包的四元数是本原的,则集合中存在无限质数。例如,对于本原四元组(-3、4、12、13),集合中的质数为3、13、37、61、109、157、181、229等。令 SP(a,b,c,d,n) 为四元组(abcd)集合中不超过 n 的不同质数之和。例如,SP(-3、4、12、13、100) = 114。令 S(t,n) 为所有 SP(a,b,c,d,n) 的总和 原根 四倍(abcd)满足 dt

您得到 S(10, 100) = SP(-1, 2, 2, 3, 100) + SP(-2, 3, 6, 7, 100) + SP(-3、5、8、8、100) + SP(-4、8、9、9、100) = 299 + 251 + 90 + 147 = 787。

找到 S(50,107)