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求解x²+y²+z²=2025的非负整数解
2025/07/22·StepFun can make mistakes, check important info.
求解方程 (x^2 + y^2 + z^2 = 2025) 的非负整数解的个数
Reason
思考过程

我需要求解方程 的非负整数解的个数。非负整数意味着 可以是0或正整数。

首先,我需要了解如何计算三个平方数之和等于一个给定数的解的个数。这涉及到数论中的平方和问题。

我回忆一下,一个数可以表示为三个平方数之和的条件。根据Legendre's three-square theorem,一个正整数可以表示为三个平方数之和当且仅当它不能写成 的形式,其中 是非负整数。

但这里我需要的是解的个数,而不仅仅是是否可以表示。

我需要一个更直接的方法来计算解的个数。

一个方法是遍历所有可能的 值,计算 ,并计数满足等式的解。但由于2025不是很大,我可以考虑范围。

是非负整数,所以它们的平方和等于2025。

首先,确定每个变量的最大可能值。由于 ,所以

计算 。我知道 ,因为 , , 交叉项 ,所以 。是的,

所以 都可以从0到45。

但遍历所有可能的组合, 有46个可能值(0到45),同样 也是,所以总共有 个组合。这有点大,手动计算不现实,我需要一个更聪明的方法。

我可以固定一个变量,然后求解另外两个变量的方程。

例如,固定 ,然后我需要求解

对于每个固定的 是一个固定的数,我需要计算这个数可以表示为两个平方数之和的非负整数解的个数。

所以,问题归结为:对于一个给定的正整数 ,计算 的非负整数解的个数。

这似乎是一个经典问题。

我记得,对于一个数 ,方程 的非负整数解的个数等于 的因子表示中与4同余于1的因子个数的两倍,或者类似的东西。我需要仔细回忆。

更精确地说,方程 的解的个数与 的质因数分解有关。

具体来说,如果 ,其中 ,那么解的个数是 如果所有 是偶数,否则为0。但这包括了正负整数解,而且包括零。

我需要非负整数解,包括零。

标准公式通常给出所有整数解,包括负数和零。

对于 ,解的个数通常包括正负值。

但在这里,我需要非负整数解,所以 , .

此外,解可以包括零。

一个常见的方法是使用公式,然后调整符号。

我可以考虑 的范围。

对于固定的 可以从0到 ,对于每个 ,检查 是否是完全平方数。

这相对容易计算,尤其是当 不是太大时。

在我们的问题中,,并且 从0到45,所以 从2025到0,但 必须是非负的。

,所以 ,只有解

.

89是一个质数,且 ,所以它可以表示为两个平方数之和。

,是的。所以解有 ,并且也包括零?不,89不是平方数,所以没有零解。所以两个解:(8,5) 和 (5,8)。

可以相同吗?不,因为89不是平方数。

此外,零:如果 ,不是整数;同样 不可能。所以只有两个解。

但在非负整数中,是的。

现在,对于每个 ,我需要计算 ,即 的表示数,但通常 包括所有整数解,正负都可以。

我需要定义清楚。

的整数解 的个数,包括负数和零。

那么,对于非负解,我需要考虑第一象限的解。

由于方程是对称的,我可以计算所有解,然后减去不必要的部分。

一个更好的方法是:对于给定的 的非负整数解的个数等于 向下取整,然后对于每个 从0到 ,检查 是否为完全平方数。

这是一个简单的方法,对于每个 可以在 时间内完成。

在我们的问题中,,并且 从0到45,所以我可以为每个 计算这个。

有46个值,对于每个 ,计算 ,然后计算 的非负解数。

由于 最大是2025,,所以对于每个 ,最多需要检查46个 值(从0到45),但实际更少,因为

但总计算量是 ,这大约是积分,但可以计算。

我可以写一个小程序,但既然我是手算,我需要一个更高效的方法。

或许我可以利用对称性或其他性质。

另一个想法:因为方程是对称的,我可以考虑有序三元组,但既然变量是相同的,我需要考虑是否变量可区分。

在这个问题中, 都是变量,我认为它们是可区分的,因为它们是不同的变量。所以 (1,2,3) 和 (2,1,3) 是不同的解,除非指定顺序,但问题没有说有序或无序。

看问题:"非负整数解的个数",我认为是考虑有序三元组,因为通常在这种上下文中,除非指定组合,否则是有序的。

例如,对于 ,解通常是考虑有序对。

所以,我需要计算有序三元组 (x,y,z) 的个数,其中 是整数,且 .

所以,是的,顺序重要。

现在,回到方法。

我可以计算对于每个可能的 ,但 依赖于 ,所以最好固定 .

由于 是对称的,我可以假设 避免重复计数,但那样会错过一些解,因为可以有相等的情况,而且顺序重要,所以如果我很麻烦。

例如,如果我有 (a,b,c) 且 a,b,c 都不同,那么有 6 个排列,但如果两个相等,有 3 个,等等。这可能会很混乱。

所以,可能直接计算更好。

但让我试试看能否找到公式。

首先,注意到 2025 = 45^2,所以它是平方数。

我可以利用平方和的性质。

另一个想法:方程 的解的个数可以通过公式给出,但我不确定。

我回忆一下,对于三个平方和,有一个公式,但它可能很复杂。

我可以计算累计值。

让我开始计算小的 n 或部分和。

设 S = 2025。

对于每个 x 从 0 到 45,令 n_x = S - x^2。

然后对于每个 n_x,计算满足 y^2 + z^2 = n_x 的非负整数对 (y,z) 的数量。

设 r2(n) 为 y^2 + z^2 = n 的非负整数解的个数。

那么对于每个 x,数量是 r2(n_x)。

那么总解数是 sum_{x=0}^{45} r2(S - x^2)。

现在,我需要 r2(m) 对于 m = S - x^2。

r2(m) 是满足 y^2 + z^2 = m 的非负整数解的数量。

y 和 z 是对称的,所以我可以写 r2(m) = sum_{k=0}^{\floor{\sqrt{m}}} [ 如果 m - k^2 是完全平方数,则为 1,否则为 0 ]

更精确地说,对于每个 k 从 0 到 floor(sqrt(m)),如果 m - k^2 是完全平方数,那么有两个解: (k, sqrt(m-k^2)) 和 (sqrt(m-k^2), k),除非 k = sqrt(m-k^2),即 m - k^2 = k^2,所以 m = 2k^2,那么 k 和 z 相等,所以只有一个解 (k,k)。

如果 m - k^2 = 0,那么 z=0,所以解是 (k,0),但只有当 k^2 = m 时成立。

让我定义得更好。

对于固定的 m,令 y 从 0 到 floor(sqrt(m))。

对于每个 y,令 t = m - y^2。

如果 t < 0,跳过,但既然 y <= floor(sqrt(m)),t >= 0。

如果 t 是一个完全平方数,令 z = sqrt(t),那么 (y,z) 是一个解。

现在,如果 y != z,那么 (z,y) 是另一个不同的解,但由于我们列出所有有序对,当 y != z 时,对于每个这样的 y,我们得到一个解 (y,z),而 (z,y) 将在我们取 y' = z 时被覆盖。

在遍历 y 时,对于每个 y,如果 t 是平方数,我们添加解 (y,z),其中 z=sqrt(t)。

当 y 增加时,我们覆盖所有解,但每个解 (a,b) 只被计算一次,其中 a 是 y 的值,b 是 z 的值。

例如,m=25,y 从 0 到 5。

y=0,t=25,z=5,解 (0,5)

y=1,t=24,不是平方数

y=2,t=21,不是

y=3,t=16,z=4,解 (3,4)

y=4,t=9,z=3,解 (4,3)

y=5,t=0,z=0,解 (5,0)

所以解为:(0,5)、(3,4)、(4,3)、(5,0)。总共4个解。

注意,当 y ≠ z 时,我们有两个不同的有序对,当 y=z 时,只有一个。

在代码中,当我们遍历 y 时,对于每个 y,如果 t 是平方数,我们就添加一个解 (y,z),所以当 y=z 时,只添加一次。

在 m=25 的情况下,我们有四个解。

另一个例子,m=0,y=0,t=0,z=0,解 (0,0),只有一个解。

m=1,y=0,t=1,z=1,解 (0,1);y=1,t=0,z=0,解 (1,0)。所以 (0,1)、(1,0),两个解。

m=2,y=0,t=2,不是平方数;y=1,t=1,z=1,解 (1,1)。所以只有一个解:(1,1)。

好的。

所以一般来说,对于每个 m,r2(m) 可以通过遍历 y 从 0 到 floor(sqrt(m)) 并检查 m - y^2 是否为完全平方数来计算。

现在,在我们的情形中,m = S - x^2,其中 S=2025,x 从 0 到 45。

由于 S 是平方数,也许我可以利用这个性质。

注意 S - x^2 = (45 - x)(45 + x),因为 45^2 - x^2 = (45-x)(45+x)。

是的,差平方公式。

所以 n_x = S - x^2 = (45 - x)(45 + x)。

现在,我需要的是 y^2 + z^2 = (45 - x)(45 + x)。

现在,45 - x 和 45 + x 都是整数,范围是从 x=0 时是 45 和 45,到 x=45 时是 0 和 90。

当 x=45 时,n_x=0,如上所述。

现在,为了计算 y^2 + z^2 = ab,其中 a = 45 - x,b = 45 + x。

但 a 和 b 是相关的,因为 b = 90 - a?设 a = 45 - x,则 b = 45 + x,并且由于 x >= 0,a 从 45 递减到 0,b 从 45 递增到 90。

并且 b = 90 - a?当 a=45,b=45;a=44,b=46;... a=0,b=90。所以 b = 90 - a?45 = 90 - 45,是的;44 = 90 - 46?90-46=44,是的;0=90-90,是的。所以 b = 90 - a。

所以 n_x = a * b = a * (90 - a)

其中 a = 45 - x,所以当 x 从 0 到 45 时,a 从 45 到 0。

所以 n_x = a * (90 - a)

我需要计算满足 y^2 + z^2 = a(90 - a) 的非负整数对 (y,z) 的数量。

但 a 是整数,从 0 到 45。

所以总解数为 sum_{a=0}^{45} r2( a * (90 - a) )

其中 r2(m) 是满足 y^2 + z^2 = m 的非负整数解的数量。

现在,r2(m) 可以通过我之前描述的方法计算。

由于 m = a(90 - a),而 a 的范围很小,只有 46 个值(a 从 0 到 45),我可以为每个 a 计算 r2(m)。

此外,m = a(90 - a),对于 a 从 0 到 45,m 从 0(当 a=0 或 a=45)到最大值在 a=45 时?a(90-a) 是二次函数,在 a=45 时,m=4545=2025;a=0 时,m=0;a=45 时,m=4545=2025?90-45=45,是的;但 a=45 时,n_x=45*45=2025,但 S - x^2,当 a=45,x=45-a=0?我之前定义了 a=45-x,所以当 x=0,a=45;x=45,a=0。

所以当 a=45,m= a*(90-a)=45*45=2025

当 a=0,m=0*90=0

当 a=30,m=30*60=1800,等等。

m 的范围是从 0 到 2025,但只有特定的值,因为 m 必须是 a(90-a) 的形式。

a 从 0 到 45,所以有 46 个可能的 m。

对于每个这样的 m,我需要计算 r2(m)。

r2(m) 可以通过检查每个 y 从 0 到 floor(sqrt(m)) 来计算,但 m 最大为 2025,sqrt(m)=45,所以对于每个 m,最多有 46 个 y 值需要检查(从 0 到 45),但实际更少。

由于 m 只有 46 个值,我可以计算每个 m 的 r2(m)。

但 r2(m) 依赖于 m,而 m 对于不同的 a 可能相同,但在这种情况下,m = a(90-a),并且由于 90-a 由 a 决定,每个 a 对应一个唯一的 m,因为 a(90-a) 在 a 从 0 到 45 时是单射的?我们来验证一下。

函数 f(a) = a(90-a) = 90a - a^2,这是一个开口向下的二次函数,在 a=45 时取得最大值,f(45)=4545=2025,f(0)=0,f(1)=189=89,f(2)=288=176,f(44)=4446=2024,f(45)=2025。由于它是二次函数,对于 a 从 0 到 44.5,它是递增的,但 a 是整数,所以从 a=0 到 a=45,f(a) 从 0 增加到 2025,但 f(44)=4446=2024,f(45)=4545=2025,f(43)=4347=2021,f(42)=4248=2016,等等,全部不同,因为它是严格递增的?f(a+1) - f(a) = [ (a+1)(89-a) ] - [a(90-a)] = [89a +89 -a^2 -a] - [90a -a^2] = 89a +89 -a^2 -a -90a +a^2 = -2a +89。

当 a < 44.5 时,-2a +89 >0,所以当 a <=44 时,f(a+1) > f(a),而当 a=44 时,f(45)-f(44)= -2*44 +89= -88+89=1>0,所以 f(45)>f(44),并且所有值都是不同的,因为导数在整数点上是非零的。

f(a) = -a^2 +90a,差 f(a+1)-f(a) = - (a+1)^2 +90(a+1) + a^2 -90a = - (a^2 +2a+1) +90a +90 + a^2 -90a = -2a -1 +90 = 89 -2a。

所以当 a < 44.5 时,即 a <=44 时,f(a+1) - f(a) =89-2a >0,所以 f(45)>f(44),且 f(45)-f(44)=89-88=1>0,所以是的,当 a 从 0 到 45 时,所有 f(a) 的值都是不同的。所以每个 a 对应一个唯一的 m。

因此,我需要为每个 a 从 0 到 45 计算 r2( a*(90-a) )。

然后求和。

现在,计算 r2(m) 对于每个 m。

r2(m) 是满足 y^2 + z^2 = m 的非负整数解的数量。

如前所述,我可以对每个 y 从 0 到 floor(sqrt(m)) 进行循环,并检查 m - y^2 是否为完全平方数。

由于 m 最大为 2025,y 最多到 45,并且有 46 个 m 值,总计算量是 46 * 46 = 2116,这是可以接受的。

但也许我可以列出所有可能的 m 并计算。

由于 m = a(90-a),且 a 从 0 到 45,我可以计算每个 a 的 m,然后计算 r2(m)。

但为了高效,我可以写一个表格或逐步计算。

注意,r2(m) 可以通过已知公式或技巧求出。

但也许直接计算更简单。

让我开始计算一些值。

首先,当 a=0 时,m=0*90=0。

r2(0):y^2 + z^2 = 0,所以 y=0, z=0。只有一个解:(0,0)。

所以 r2(0) = 1。

当 a=1 时,m=1*89=89。

89 是质数,且 89 ≡ 1 mod 4,所以可以表示为两个平方数之和:8^2 + 5^2 = 64 + 25 = 89。

解:y=0, t=89,不是平方数;y=1, t=88,不是;y=2, t=85,不是;y=3, t=80,不是;y=4, t=73,不是;y=5, t=64=8^2,所以 z=8;y=6, t=89-36=53,不是;y=7, t=89-49=40,不是;y=8, t=89-64=25=5^2,所以 z=5;y=9, t=89-81=8,不是平方数;更高不行。所以解为:(5,8)、(8,5)。所以有两个解。

如前所述。

当 a=2 时,m=2*88=176。

y 从 0 到 13,因为 sqrt(176)≈13.26。

y=0, t=176,不是平方数。

y=1, t=175,不是。

y=2, t=172,不是。

y=3, t=167,质数?不是平方数。

y=4, t=176-16=160,不是平方数。

y=5, t=176-25=151,不是。

y=6, t=176-36=140,不是。

y=7, t=176-49=127,不是。

y=8, t=176-64=112,不是。

y=9, t=176-81=95,不是。

y=10, t=176-100=76,不是。

y=11, t=176-121=55,不是。

y=12, t=176-144=32,不是平方数。

y=13, t=176-169=7,不是。

没有解?但 176 是偶数,且不是 4 的倍数?176 div 4=44,是 4 的倍数。

两个平方数之和:可能的组合?12^2=144,176-144=32,不是平方数。11^2=121,176-121=55,不是。10^2=100,76 不是。9^2=81,95 不是。8^2=64,112 不是。7^2=49,127 不是。6^2=36,140 不是。等等。那 4^2 + 12^2=16+144=160<176。0 和 sqrt(176) 不是整数。所以确实没有解?但 176 ≡ 0 mod 16?176 / 16 = 11,不是整数?16*11=176,是的。

一个数可以表示为两个平方数之和,当且仅当在它的质因数分解中,所有形如 4k+3 的质数的指数都是偶数。

176 = 16 * 11 = 2^4 * 11。

11 ≡ 3 mod 4,指数是 1,是奇数,所以确实不能被表示为两个平方数之和。

所以 r2(176) = 0。

好的,所以没有解。

现在,继续。

a=3,m=3*87=261。

261 除以 3=87,再除以 3=29。所以 3^2 * 29。

29 ≡ 1 mod 4,所以可以。

y 从 0 到 16(sqrt(261)≈16.15)

y=0,t=261,不是平方数。

y=1,t=260,不是。

y=2,t=257,是质数吗?257 是质数,257≡1 mod 4,但 257 不是平方数。

t=m-y^2,需要是平方数。

y=3,t=261-9=252,不是平方数。

y=4,t=261-16=245,245/49=5,所以 7^2 *5,不是平方数。

y=5,t=261-25=236,不是。

y=6,t=261-36=225=15^2,是!所以 z=15。

解 (6,15)

y=7,t=261-49=212,不是。

y=8,t=261-64=197,是质数吗?197≡1 mod 4,但也不是平方数。

y=9,t=261-81=180,不是。

y=10,t=261-100=161,不是。

y=11,t=261-121=140,不是。

y=12,t=261-144=117,不是。

y=13,t=261-169=92,不是。

y=14,t=261-196=65,不是。

y=15,t=261-225=36=6^2,所以 z=6。

解 (15,6)

y=16,t=261-256=5,不是平方数。

所以解为:(6,15)、(15,6)。所以有两个解。

现在,a=4,m=4*86=344。

344 除以 8=43,所以 8*43。

43≡3 mod 4,指数 1 是奇数,所以不能表示为两个平方数之和。检查:y=0 到18。

y=0,t=344,不是平方数。

y=1,t=343,7^3=343,是49的平方?7^3=343,但343是7^3,不是平方数。sqrt(343)≈18.52,18^2=324,19^2=361>343,324<343<361,343-324=19,不是零。所以不是平方数。

y=2,t=344-4=340,不是。

y=3,t=344-9=335,不是。

y=4,t=344-16=328,不是。

y=5,t=344-25=319,不是。

y=6,t=344-36=308,不是。

y=7,t=344-49=295,不是。

y=8,t=344-64=280,不是。

y=9,t=344-81=263,不是。

y=10,t=344-100=244,15.62^2,15^2=225,16^2=256>244,244-225=19,不是平方数。

y=11,t=344-121=223,不是。

y=12,t=344-144=200,不是平方数(14.14^2)。

y=13,t=344-169=175,不是。

y=14,t=344-196=148,不是。

y=15,t=344-225=119,不是。

y=16,t=344-256=88,不是。

y=17,t=344-289=55,不是。

y=18,t=344-324=20,不是。

没有解。正确,因为43≡3 mod 4 且指数为1。

a=5,m=5*85=425。

425=25*17=5^2 *17。

17≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到20(sqrt(425)≈20.615)

y=0,t=425,不是平方数。

y=1,t=424,不是。

y=2,t=421,不是。

y=3,t=416,不是。

y=4,t=400=20^2,是!所以 (4,20)

y=5,t=425-25=400=20^2,所以 (5,20)

y=6,t=425-36=389,不是。

y=7,t=425-49=376,不是。

y=8,t=425-64=361=19^2,所以 (8,19)

y=9,t=425-81=344,不是(之前)。

y=10,t=425-100=325,不是平方数(18^2=324,325-324=1,所以 18.02^2,不是整数)。

y=11,t=425-121=304,不是。

y=12,t=425-144=281,不是。

y=13,t=425-169=256=16^2,所以 (13,16)

y=14,t=425-196=229,不是。

y=15,t=425-225=200,不是。

y=16,t=425-256=169=13^2,所以 (16,13)

y=17,t=425-289=136,不是。

y=18,t=425-324=101,不是。

y=19,t=425-361=64=8^2,所以 (19,8)

y=20,t=425-400=25=5^2,所以 (20,5)

现在,列出解:(4,20)、(5,20)、(8,19)、(13,16)、(16,13)、(19,8)、(20,5),还有 (20,4) 吗?y=4 时我们有 (4,20),但 (20,4) 在 y=20 时:y=20,t=25,z=5,所以 (20,5),不是 (20,4)。

类似地,y=5 时,(5,20);y=20 时,(20,5)。

还有 (19,8) 和 (8,19),(16,13) 和 (13,16)。

那么 (4,20) 和 (20,4) 呢?(20,4) 在 y=20 时:t=425-400=25,z=5,不是 4。所以没有 (20,4)。

类似地,没有 (5,20) 的对称解,等等。

所以解为:(4,20)、(20,5)、(5,20)、(8,19)、(19,8)、(13,16)、(16,13)。

(20,5) 和 (5,20) 都包含了。

所以总共 8 个解?列表: (4,20), (5,20), (8,19), (13,16), (16,13), (19,8), (20,5),还有第七个?(20,4) 不存在,(4,20) 已经有了。

y=0 到 20,我得到了 7 个解?但 (4,20), (5,20), (8,19), (13,16), (16,13), (19,8), (20,5)。这是 7 个解。

但之前 y=13 时,(13,16);y=16 时,(16,13),等等。

有没有重复?没有。

但 425=5^2 * 17,两个平方和的表示:我知道公式是 4 * (e1+1) * ... 对于 p^k,但这里。

一般来说,对于 m,r2(m) 包含所有有序对。

在这个例子中,我们有 8 个解。

注意 425 = 5^2 * 17,而 17=1^2+4^2,所以可以组合。

但无论如何,我们有 8 个解。

现在,回到求和。

我需要为每个 a 从 0 到 45 计算这个。

这可能需要一些时间,但也许我可以写一个小程序,或者找到一种模式。

由于 m = a(90-a),而 90 是常数,也许我可以计算 r2(m) 并求和。

但也许我可以利用平方和的总数有一个公式这一事实。

另一个想法:总和 sum_{x=0}^{45} r2(2025 - x^2) 是三个平方和为 2025 的解的数量,这正是我们想要的,但 r2 是用于两个平方的,所以 sum_{x} r2(S - x^2) 正是 x 固定时 y,z 的数量,所以是的,总和就是总数。

但为了计算,我需要计算它。

也许我可以列出所有可能的 y,z,然后设定 x,但类似。

由于 2025 很小,我可以考虑所有可能的平方数。

列出所有小于等于 2025 的平方数:0^2=0, 1^2=1, 2^2=4, 3^2=9, 4^2=16, 5^2=25, 6^2=36, 7^2=49, 8^2=64, 9^2=81, 10^2=100, 11^2=121, 12^2=144, 13^2=169, 14^2=196, 15^2=225, 16^2=256, 17^2=289, 18^2=324, 19^2=361, 20^2=400, 21^2=441, 22^2=484, 23^2=529, 24^2=576, 25^2=625, 26^2=676, 27^2=729, 28^2=784, 29^2=841, 30^2=900, 31^2=961, 32^2=1024, 33^2=1089, 34^2=1156, 35^2=1225, 36^2=1296, 37^2=1369, 38^2=1444, 39^2=1521, 40^2=1600, 41^2=1681, 42^2=1764, 43^2=1849, 44^2=1936, 45^2=2025。

现在,我需要找出所有满足 a^2 + b^2 + c^2 = 2025 的三个平方数(允许重复,有序)。

所以,我可以固定 c,然后求解 a^2 + b^2 = 2025 - c^2。

c 从 0 到 45。

对于每个 c,计算 s_c = 2025 - c^2,然后找出满足 a^2 + b^2 = s_c 的非负整数对 (a,b)。

然后求和。

由于 c 有 46 个值,我可以计算每个 c 的 r2(s_c)。

s_c = 2025 - c^2,和之前一样。

为了节省时间,我可以计算 r2(m) 对于 m = s_c,但 m 依赖于 c。

因为我已经有了一些值,我可以继续。

让我制作一个表格。

让我从 c=0 开始:s=2025 - 0 = 2025。

r2(2025)。2025=45^2,所以 y^2 + z^2 = 2025。

y 从 0 到 45。

y=0,t=2025,z=45,解 (0,45)

y=1,t=2024,不是平方数。

y=2,t=2021,不是。

...

y=9,t=2025-81=1944,44.09^2?44^2=1936,45^2=2025,1944-1936=8,不是平方数。

y=15,t=2025-225=1800,不是平方数。

y=20,t=2025-400=1625,40.31^2?40^2=1600,41^2=1681>1625,1625-1600=25,所以 40^2 + 5^2=1600+25=1625,但 t=1625,z=sqrt(1625)=40.311,不是整数。40^2=1600,41^2=1681>1625,1681-1625=56,不是零。所以不是平方数。

y=25,t=2025-625=1400,不是。

y=30,t=2025-900=1125,不是。

y=35,t=2025-1225=800,不是。

y=40,t=2025-1600=425,之前我们有 r2(425)=8,但那是针对 (y,z),这里 y 是固定的。

对于 y=40,t=425,z 需要满足 z^2=425,但 425 不是平方数,所以没有解。

y=45,t=0,z=0,解 (45,0)

还有 (0,45),如上所述。

有没有其他解?例如,y=15,t=1800,不是平方数。

y=20,t=1625,不是。

y=24,t=2025-576=1449,38.09^2?38^2=1444,39^2=1521>1449,1449-1444=5,不是平方数。

y=27,t=2025-729=1296=36^2,成立!所以 (27,36)

类似地,y=36,t=2025-1296=729=27^2,所以 (36,27)

y=32,t=2025-1024=1001,不是。

y=33,t=2025-1089=936,不是。

y=34,t=2025-1156=869,不是。

y=35,t=800,不是。

y=39,t=2025-1521=504,不是。

y=41,t=2025-1681=344,不是。

y=42,t=2025-1764=261,不是平方数。

y=43,t=2025-1849=176,不是。

y=44,t=2025-1936=89,是质数,所以 (44,5) 和 (5,44),但 y=44,t=89,z=sqrt(89) 不是整数?89 不是平方数,所以没有解。

y=45,t=0,z=0,(45,0)

y=0,(0,45)

y=27,(27,36)

y=36,(36,27)

还有更多吗?y=15,没有。

y=45,已包含。

那 (45,0) 和 (0,45) 呢。

还有 (27,36) 和 (36,27)。

那么 (9,42) 呢?9^2=81,42^2=1764,81+1764=1845<2025。

2025-1845=180,不是平方数。

或者 30^2=900,2025-900=1125,33.54^2?33^2=1089,34^2=1156>1125,1125-1089=36,所以 33^2 + 6^2=1089+36=1125,但 900+1125=2025?a^2 + b^2 =1125,但 c=30,s_c=2025-900=1125,然后 a^2 + b^2=1125。

对于 c=30,s=1125。

r2(1125)。

1125=25*45=5^2 * 3^2 * 5= 5^3 * 3^2。

1125 ÷ 25=45,45÷9=5,所以 2595=5^2 * 3^2 * 5 = 5^3 * 3^2。

质因数:3^2 * 5^3。

3≡3 mod 4,指数2是偶数;5≡1 mod 4,指数3是奇数。

对于两个平方之和,需要所有 ≡3 mod 4 的质数的指数为偶数,这里 3 的指数是 2,是偶数,5≡1 mod 4,所以可以。

y 从 0 到 33(sqrt(1125)≈33.54)

y=0,t=1125,不是平方数。

y=1,t=1124,不是。

...

y=3,t=1125-9=1116,不是。

y=4,t=1125-16=1109,不是。

y=5,t=1125-25=1100,不是。

y=6,t=1125-36=1089=33^2,是!所以 (6,33)

y=7,t=1125-49=1076,不是。

y=8,t=1125-64=1061,不是。

y=9,t=1125-81=1044,不是。

y=10,t=1125-100=1025,不是平方数(32^2=1024,1025-1024=1,所以 32.0156^2,不是整数)。

y=11,t=1125-121=1004,不是。

y=12,t=1125-144=981,不是。

y=13,t=1125-169=956,不是。

y=14,t=1125-196=929,不是。

y=15,t=1125-225=900=30^2,所以 (15,30)

y=16,t=1125-256=869,不是。

y=17,t=1125-289=836,不是。

y=18,t=1125-324=801,不是。

y=19,t=1125-361=764,不是。

y=20,t=1125-400=725,不是平方数(26.92^2?26^2=676,27^2=729>725,725-676=49,所以 26^2 + 7^2=676+49=725,但 t=725,z=sqrt(725)≈26.92,不是整数)。

y=21,t=1125-441=684,不是。

y=22,t=1125-484=641,是质数?641≡1 mod 4,但不是平方数。

y=23,t=1125-529=596,不是。

y=24,t=1125-576=549,不是。

y=25,t=1125-625=500,不是平方数。

y=26,t=1125-676=449,不是。

y=27,t=1125-729=396,不是。

y=28,t=1125-784=341,不是。

y=29,t=1125-841=284,不是。

y=30,t=1125-900=225=15^2,所以 (30,15)

y=31,t=1125-961=164,不是。

y=32,t=1125-1024=101,不是。

y=33,t=1125-1089=36=6^2,所以 (33,6)

所以解为:(6,33), (15,30), (30,15), (33,6)

所以有四个解。

回到 c=0,s=2025。

我们有 (0,45), (45,0), (27,36), (36,27)

还有更多吗?y=45,(45,0) 已包含。

y=0,(0,45)

y=27,(27,36)

y=36,(36,27)

y=15,t=2025-225=1800,不是平方数。

y=20,t=1625,不是。

y=24,t=2025-576=1449,38.09^2,38^2=1444,1449-1444=5,不是。

y=33,t=2025-1089=936,30.59^2?30^2=900,31^2=961>936,936-900=36,所以 30^2 + 6^2=900+36=936,但 t=936,z=sqrt(936)≈30.59,不是整数。

y=39,t=2025-1521=504,22.45^2?22^2=484,23^2=529>504,504-484=20,不是平方数。

y=40,t=425,不是平方数。

y=44,t=89,不是平方数。

y=1 到 26,可能没有。

那 (18,39) 呢?18^2=324,39^2=1521,324+1521=1845<2025。

2025-1845=180,不是平方数。

或者 (10,40)?100+1600=1700,2025-1700=325,不是平方数。

或者 (5,40)?25+1600=1625,2025-1625=400=20^2,但这是针对三个平方数,对于 c=5,s=2025-25=2000,然后 a^2+b^2=2000,但这里对于 c=0,是固定的。

所以对于 c=0,有四个解:(0,45), (45,0), (27,36), (36,27)

所以 r2(2025) = 4 对于 c=0 的情况。

但在 r2 中,是 (y,z) 对,所以是的。

现在,c=1,s=2025-1=2024。

r2(2024)。

2024 除以 8=253,因为 2024/8=253。

253=11*23。

所以 2024=8253=811*23。

11≡3 mod 4,指数 1 是奇数;23≡3 mod 4,指数 1 是奇数。所以不能表示为两个平方数之和。所以 r2(2024)=0。

类似地,c=2,s=2025-4=2021。

2021 是质数?检查:2021 除以 3:2+0+2+1=5 不能被 3 整除,除以 7:7288=2016,2021-2016=5,不能整除,除以 11:11183=2013,2021-2013=8,不能整除,除以 13:13155=2015,2021-2015=6,不能整除,除以 17:17118=2006,2021-2006=15,不能整除,除以 19:19106=2014,2021-2014=7,不能整除,除以 23:2387=2001,2021-2001=20,不能整除,下一个 29>sqrt(2021)~44.9,2969=2001,同上,3165=2015,2021-2015=6,不能整除,3754=1998,2021-1998=23,不能整除,4149=2009,2021-2009=12,不能整除,4347=2021?4347=43*(50-3)=2150-129=2021,正确。43*47=2021。

43 和 47 都是质数,且 43≡3 mod 4,47≡3 mod 4,指数都是 1,奇数,所以不能表示为两个平方数之和。所以 r2(2021)=0。

c=3,s=2025-9=2016。

2016=5763.5?2016/16=126,126/2=63,63/9=7,所以 2016=16126,但 126=263=297=23^27,所以 2016=1623^27=2^5 * 3^2 * 7。

7≡3 mod 4,指数 1 是奇数,所以不能。r2(2016)=0。

c=4,s=2025-16=2009。

2009,检查可除性:2+0+0+9=11 不能被 3 整除,除以 7:7287=2009?7280=1960,77=49,总和 1960+49=2009,正确。所以 7287。

287 除以 7:7*41=287,正确,所以 7^2 * 41。

41≡1 mod 4,7≡3 mod 4,指数 2 是偶数,所以可以。

y 从 0 到 44(sqrt(2009)≈44.82)

y=0,t=2009,不是平方数。

y=1,t=2008,不是。

...

y=7,t=2009-49=1960,不是。

y=14,t=2009-196=1813,不是。

y=21,t=2009-441=1568,不是。

y=28,t=2009-784=1225=35^2,正确!所以 (28,35)

y=35,t=2009-1225=784=28^2,所以 (35,28)

y=42,t=2009-1764=245,不是平方数(15.65^2)

其他 y 可能没有。所以解为:(28,35)、(35,28)。所以有两个解。

继续这样下去很慢,但也许我可以写一个小的计算器或者寻找更快的方法。

既然这是一个编程问题,但我是手算,也许我可以估计或找到模式。

另一个想法:三个平方和为 n 的解的数量有一个公式,但涉及到虚数,很复杂。

我可以利用 2025 是平方数这一事实。

或者注意到 x^2 + y^2 + z^2 = 45^2,所以 (x,y,z) 是球面上的点,但一样。

也许我可以考虑可能的组合。

让我尝试分组或对称值。

例如,当 x=y=z 时,45^2 /3 =2025/3=675,sqrt(675)≈25.98,25^2=625,26^2=676>675,所以不是整数。

或者当两个相等时。

但也许直接计算更简单。

让我计算累计值。

我从 c=0 开始:s=2025,r2=4(如前所述)

c=1:s=2024,r2=0

c=2:s=2021,r2=0

c=3:s=2016,r2=0

c=4:s=2009,r2=2(28,35 和 35,28)

c=5:s=2025-25=2000

2000=16*125=2^4 * 5^3

5≡1 mod 4,但指数 3 是奇数,2^4 可以。

对于两个平方和,当 4k+3 的质因子的指数为偶数时,这里没有 4k+3 的质数,所以可以。

y 从 0 到 44(sqrt(2000)≈44.72)

y=0,t=2000,不是平方数。

y=2,t=2000-4=1996,不是。

y=4,t=2000-16=1984,不是。

y=10,t=2000-100=1900,不是。

y=20,t=2000-400=1600=40^2,所以 (20,40)

y=28,t=2000-784=1216,不是。

y=32,t=2000-1024=976,不是。

y=34,t=2000-1156=844,不是。

y=40,t=2000-1600=400=20^2,所以 (40,20)

y=1,t=1999,不是。

等等。还有更多吗?

y=0 到 44。

y=5,t=2000-25=1975,不是。

y=15,t=2000-225=1775,不是。

y=25,t=2000-625=1375,不是。

y=30,t=2000-900=1100,不是。

y=35,t=2000-1225=775,不是。

y=44,t=2000-1936=64=8^2,所以 (44,8)

y=8,t=2000-64=1936=44^2,所以 (8,44)

所以解有:(20,40)、(40,20)、(8,44)、(44,8)

所以有四个解。

(20,40) 和 (40,20),(8,44) 和 (44,8)。

是的。

所以 r2(2000)=4。

c=6,s=2025-36=1989。

1989,可被3整除:1+9+8+9=27,是,1989/3=663,663/3=221,221/13=17,所以 3^2 * 13 * 17。

13≡1 mod 4,17≡1 mod 4,3≡3 mod 4 指数2是偶数,所以可以。

y 从 0 到 44(sqrt(1989)≈44.6)

y=0,t=1989,不是平方数。

y=3,t=1989-9=1980,不是。

y=6,t=1989-36=1953,不是。

y=9,t=1989-81=1908,不是。

y=12,t=1989-144=1845,不是。

y=15,t=1989-225=1764=42^2,是!所以 (15,42)

y=18,t=1989-324=1665,不是。

y=21,t=1989-441=1548,不是。

y=24,t=1989-576=1413,不是。

y=27,t=1989-729=1260,不是。

y=30,t=1989-900=1089=33^2,所以 (30,33)

y=33,t=1989-1089=900=30^2,所以 (33,30)

y=42,t=1989-1764=225=15^2,所以 (42,15)

y=1,2,等等,可能没有。

所以解为:(15,42)、(42,15)、(30,33)、(33,30)

所以有四个解。

c=7,s=2025-49=1976。

1976=16123.5?1976/16=123.5?16123=1968,1976-1968=8,所以 16123 +8,不是整数倍。1976/8=247,247/13=19,所以 813*19=2^3 * 13 * 19。

13≡1 mod 4,19≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=8,s=2025-64=1961。

1961,检查:除以 37?3753=1961?3750=1850,37*3=111,总和 1961,正确。37 和 53 都是质数,37≡1 mod 4,53≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 44(sqrt(1961)≈44.28)

y=0,t=1961,不是。

y=5,t=1961-25=1936=44^2,所以 (5,44)

y=44,t=1961-1936=25=5^2,所以 (44,5)

y=1,t=1960,不是。

y=2,t=1957,不是。

等等。所以解为:(5,44)、(44,5)

所以有两个解。

c=9,s=2025-81=1944。

1944=16121.5?1944/16=121.5?16121=1936,1944-1936=8,所以 1944=16121 +8,不是。1944/8=243,243=813=3^5,所以 8*3^5=2^3 * 3^5。

3≡3 mod 4,指数5是奇数,所以不能。r2=0。

c=10,s=2025-100=1925。

1925=25*77=5^2 * 7 * 11。

7≡3 mod 4,指数1是奇数;11≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=11,s=2025-121=1904。

1904=16119,119=717,所以 16717=2^4 * 7 * 17。

7≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=12,s=2025-144=1881。

1881,可被3整除:1+8+8+1=18,是,1881/3=627,627/3=209,209/11=19,所以 3^2 * 11 * 19。

11≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=13,s=2025-169=1856。

1856=16116,116=429,所以 64*29=2^6 * 29。

29≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 43(sqrt(1856)≈43.08)

y=0,t=1856,不是平方数。

y=8,t=1856-64=1792,不是。

y=16,t=1856-256=1600=40^2,所以 (16,40)

y=20,t=1856-400=1456,不是。

y=24,t=1856-576=1280,不是。

y=28,t=1856-784=1072,不是。

y=32,t=1856-1024=832,不是。

y=40,t=1856-1600=256=16^2,所以 (40,16)

y=1 到 42,可能没有其他。

y=4,t=1856-16=1840,不是。

y=12,t=1856-144=1712,不是。

y=36,t=1856-1296=560,不是。

所以解为:(16,40)、(40,16)

有两个解。

c=14,s=2025-196=1829。

1829,检查:除以 31?3159=1829?3150=1550,31*9=279,总和 1829,正确。31 和 59 都是质数,31≡3 mod 4,59≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=15,s=2025-225=1800。

1800=100*18=2^3 * 3^2 * 5^2。

3≡3 mod 4,指数2是偶数,所以可以。

y=0 到 42(sqrt(1800)≈42.43)

y=0,t=1800,不是平方数。

y=6,t=1800-36=1764=42^2,所以 (6,42)

y=10,t=1800-100=1700,不是。

y=12,t=1800-144=1656,不是。

y=18,t=1800-324=1476,不是。

y=20,t=1800-400=1400,不是。

y=24,t=1800-576=1224,不是。

y=30,t=1800-900=900=30^2,所以 (30,30)

y=36,t=1800-1296=504,不是。

y=42,t=1800-1764=36=6^2,所以 (42,6)

y=1,2,等等,可能没有。

所以解为:(6,42)、(30,30)、(42,6)

三个解。

(6,42)、(42,6)、(30,30)。

是的。

所以 r2(1800)=3。

c=16,s=2025-256=1769。

1769,检查:除以 29?2961=1769?2960=1740,29*1=29,总和 1769,正确。29≡1 mod 4,61≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 42(sqrt(1769)≈42.06)

y=0,t=1769,不是。

y=7,t=1769-49=1720,不是。

y=14,t=1769-196=1573,不是。

y=21,t=1769-441=1328,不是。

y=28,t=1769-784=985,不是。

y=35,t=1769-1225=544,不是。

y=42,t=1769-1764=5,不是平方数。

y=1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,22,23,24,25,26,27,29,30,31,32,33,34,36,37,38,39,40,41, 可能没有。

y=17, t=1769-289=1480,不是。

y=23, t=1769-529=1240,不是。

y=31, t=1769-961=808,不是。

y=38, t=1769-1444=325,不是。

所以没有解?但 29 和 61 都是 1 mod 4,应该可以。

例如,29=5^2+2^2,61=5^2+6^2,所以组合。

y^2 + z^2 = 29*61。

29*61=1769。

可能的组合: (5,42) 5^2+42^2=25+1764=1789>1769。

(2,42) 4+1764=1768,1769-1768=1,所以 2^2 + 42^2 =4+1764=1768<1769。

1769-1768=1,所以 (42,1) 但 42^2 +1^2=1764+1=1765<1769。

(5,41) 25+1681=1706,1769-1706=63,不是平方数。

(6,41) 36+1681=1717,1769-1717=52,不是。

(10,41) 100+1681=1781>1769。

(15,38) 225+1444=1669,1769-1669=100=10^2,但那是三个平方数。

对于两个平方数:解应该是 (a,b) 满足 a^2 + b^2 =1769。

尝试 y=1, t=1768,不是平方数。

y=2, t=1765,1765/5=353,353 是质数?353≡1 mod 4,但 1765 不是平方数。

y=3, t=1769-9=1760,不是。

y=4, t=1769-16=1753,不是。

y=5, t=1769-25=1744=41.76^2?41^2=1681,42^2=1764,1764-1744=20,不是。

1744 - 1681=63,不是平方数。

y=6, t=1769-36=1733,不是。

y=7, t=1720,不是。

y=8, t=1769-64=1705,1705/5=341, 341/11=31,所以 51131,都是 1 或 3 mod 4,但 11 和 31 是 3 mod 4,指数为 1,所以不能是平方数,但 t 需要是平方数,1705 不是平方数。

y=9, t=1769-81=1688,不是。

y=10, t=1769-100=1669,1669-1681=-12,不是。

y=11, t=1769-121=1648,不是。

y=12, t=1769-144=1625,1625/25=65,所以 25*65,sqrt(1625)≈40.31,40^2=1600,41^2=1681>1625,1625-1600=25,所以 40^2 + 5^2=1600+25=1625,但 t=1625,z=40.312,不是整数。

y=13, t=1769-169=1600=40^2,是!所以 (13,40)

类似地 y=40, t=1769-1600=169=13^2,所以 (40,13)

y=14, t=1769-196=1573,不是。

等等。所以解为:(13,40)、(40,13)

所以有两个解。

我错过了 y=13。

所以 r2(1769)=2。

c=17, s=2025-289=1736。

1736=16108.5?1736/16=108.5?16108=1728,1736-1728=8,所以 1728+8,不是整数倍。1736/8=217,217/7=31,所以 8731=2^3 * 7 * 31。

7≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=18, s=2025-324=1701。

1701,可被3整除:1+7+0+1=9,是,1701/3=567,567/3=189,189/3=63,63/3=21,21/3=7,所以 3^5 * 7。

3≡3 mod 4,指数5是奇数,所以不能。r2=0。

c=19, s=2025-361=1664。

1664=16104,104=813,所以 128*13=2^7 * 13。

13≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 40(sqrt(1664)≈40.79)

y=0, t=1664,不是。

y=8, t=1664-64=1600=40^2,所以 (8,40)

y=40, t=1664-1600=64=8^2,所以 (40,8)

其他可能没有。所以 r2=2。

c=20, s=2025-400=1625。

1625=25*65=5^2 * 5 * 13 = 5^3 * 13。

13≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 40(sqrt(1625)≈40.31)

y=0, t=1625,不是。

y=5, t=1625-25=1600=40^2,所以 (5,40)

y=15, t=1625-225=1400,不是。

y=20, t=1625-400=1225=35^2,所以 (20,35)

y=25, t=1625-625=1000,不是。

y=35, t=1625-1225=400=20^2,所以 (35,20)

y=40, t=1625-1600=25=5^2,所以 (40,5)

所以解为:(5,40)、(40,5)、(20,35)、(35,20)

四个解。

c=21, s=2025-441=1584。

1584=1699,99=911,所以 16911=2^4 * 3^2 * 11。

11≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=22, s=2025-484=1541。

1541,检查:除以 23?2367=1541?2360=1380,23*7=161,总和 1541,正确。23≡3 mod 4,67≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=23, s=2025-529=1496。

1496=1693.5?1496/16=93.5?1693=1488,1496-1488=8,所以 1488+8,不是。1496/8=187,187/11=17,所以 81117=2^3 * 11 * 17。

11≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=24, s=2025-576=1449。

1449,可被3整除:1+4+4+9=18,是,1449/3=483,483/3=161,161/7=23,所以 3^2 * 7 * 23。

7≡3 mod 4,23≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=25, s=2025-625=1400。

1400=100*14=2^3 * 5^2 * 7。

7≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=26, s=2025-676=1349。

1349,检查:除以 19?1971=1349?1970=1330,19*1=19,总和 1349,正确。19≡3 mod 4,71≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=27, s=2025-729=1296=36^2,所以 y^2 + z^2 =1296。

y 从 0 到 36。

y=0, t=1296, z=36, (0,36)

y=6, t=1296-36=1260,不是。

y=12, t=1296-144=1152,不是。

y=18, t=1296-324=972,不是。

y=24, t=1296-576=720,不是。

y=30, t=1296-900=396,不是。

y=36, t=0, z=0, (36,0)

y=3, t=1296-9=1287,不是。

等等。还有更多吗?y=36, (36,0)

y=0, (0,36)

那 (18,30) 呢?18^2=324,30^2=900,324+900=1224<1296。

1296-1224=72,不是平方数。

或者 (6,36) 6^2+36^2=36+1296=1332>1296。

y=1, t=1295,不是。

y=2, t=1292,不是。

y=4, t=1296-16=1280,不是。

y=8, t=1296-64=1232,不是。

y=10, t=1296-100=1196,不是。

y=14, t=1296-196=1100,不是。

y=16, t=1296-256=1040,不是。

y=20, t=1296-400=896,不是。

y=22, t=1296-484=812,不是。

y=26, t=1296-676=620,不是。

y=28, t=1296-784=512,不是平方数(22.627^2)

y=32, t=1296-1024=272,不是。

y=34, t=1296-1156=140,不是。

所以只有 (0,36) 和 (36,0)。所以 r2=2。

但 1296=36^2,所以应该还有更多。

例如,12^2 + 36^2=144+1296=1440<1296?1440>1296?144+1296=1440,但 1296 是 s,y^2 + z^2=1296。

12^2=144,z^2=1296-144=1152,1152/64=18,所以 64*18,sqrt(1152)≈33.94,33^2=1089,34^2=1156>1152,1152-1089=63,不是平方数。

8^2 + 36^2=64+1296=1360>1296。

0 和 36 是有的,但 36 和 0 也有。

那 (18,30) 呢?18^2=324,30^2=900,324+900=1224<1296。

1296-1224=72,不是平方数。

或者 (24,24) 24^2+24^2=576+576=1152<1296。

1296-1152=144=12^2,但那是另一个平方数。

对于三个平方数,但这里对于两个平方数。

y=15, t=1296-225=1071,不是。

y=21, t=1296-441=855,不是。

y=27, t=1296-729=567,不是。

y=33, t=1296-1089=207,不是。

所以确实只有两个解:(0,36) 和 (36,0)。

但 1296 = 36^2,也可以写成其他平方数之和,例如 1296 = 0^2 + 36^2,或 36^2 + 0^2,但有没有像 12^2 + 36^2 这样的组合?12^2=144,36^2=1296,总和 1440>1296。

或者 6^2 + 36^2=36+1296=1332>1296。

或者 18^2 + 30^2=324+900=1224<1296。

或者 20^2 + 34^2=400+1156=1556>1296。

或者 14^2 + 34^2=196+1156=1352>1296。

10^2 + 34^2=100+1156=1256<1296,1296-1256=40,不是平方数。

8^2 + 34^2=64+1156=1220,1296-1220=76,不是。

4^2 + 36^2=16+1296=1312>1296。

2^2 + 36^2=4+1296=1300>1296。

1^2 + 36^2=1+1296=1297>1296。

0+36^2=1296。

所以只有 (0,36) 和 (36,0)。所以 r2=2。

c=28, s=2025-784=1241。

1241,检查:除以 17?1773=1241?1770=1190,17*3=51,总和 1241,正确。17≡1 mod 4,73≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 35(sqrt(1241)≈35.23)

y=5, t=1241-25=1216,不是。

y=7, t=1241-49=1192,不是。

y=11, t=1241-121=1120,不是。

y=13, t=1241-169=1072,不是。

y=17, t=1241-289=952,不是。

y=19, t=1241-361=880,不是。

y=23, t=1241-529=712,不是。

y=25, t=1241-625=616,不是。

y=29, t=1241-841=400=20^2,所以 (29,20)

y=31, t=1241-961=280,不是。

y=35, t=1241-1225=16=4^2,所以 (35,4)

y=20, t=1241-400=841=29^2,所以 (20,29)

y=4, t=1241-16=1225=35^2,所以 (4,35)

所以解为:(4,35), (35,4), (20,29), (29,20)

四个解。

c=29, s=2025-841=1184。

1184=1674,74=237,所以 32*37=2^5 * 37。

37≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 34(sqrt(1184)≈34.41)

y=0, t=1184,不是。

y=8, t=1184-64=1120,不是。

y=16, t=1184-256=928,不是。

y=24, t=1184-576=608,不是。

y=32, t=1184-1024=160,不是。

y=4, t=1184-16=1168,不是。

y=12, t=1184-144=1040,不是。

y=20, t=1184-400=784=28^2,所以 (20,28)

y=28, t=1184-784=400=20^2,所以 (28,20)

y=2, t=1184-4=1180,不是。

等等。所以解为:(20,28), (28,20)

两个解。

c=30, s=2025-900=1125。

之前对于 c=15,s=1125,我们有 r2=4:(6,33), (15,30), (30,15), (33,6)

是的。

所以 r2(1125)=4。

c=31, s=2025-961=1064。

1064=8133,133=719,所以 8719=2^3 * 7 * 19。

7≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=32, s=2025-1024=1001。

1001=71113,都是 3 mod 4 或 1,但 7 和 11 是 3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=33, s=2025-1089=936。

936=1658.5?936/16=58.5?1658=928,936-928=8,所以 928+8。936/8=117,117/9=13,所以 8913=2^3 * 3^2 * 13。

13≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 30(sqrt(936)≈30.59)

y=6, t=936-36=900=30^2,所以 (6,30)

y=30, t=936-900=36=6^2,所以 (30,6)

y=0, t=936,不是。

y=2, t=932,不是。

y=4, t=920,不是。

y=8, t=936-64=872,不是。

y=10, t=936-100=836,不是。

y=12, t=936-144=792,不是。

y=14, t=936-196=740,不是。

y=16, t=936-256=680,不是。

y=18, t=936-324=612,不是。

y=20, t=936-400=536,不是。

y=22, t=936-484=452,不是。

y=24, t=936-576=360,不是。

y=26, t=936-676=260,不是。

y=28, t=936-784=152,不是。

所以只有 (6,30), (30,6)

所以 r2=2。

c=34, s=2025-1156=869。

869=11*79,11≡3 mod 4,79≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=35, s=2025-1225=800。

800=8*100=2^5 * 5^2。

5≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 28(sqrt(800)≈28.28)

y=0, t=800,不是。

y=4, t=800-16=784=28^2,所以 (4,28)

y=8, t=800-64=736,不是。

y=12, t=800-144=656,不是。

y=16, t=800-256=544,不是。

y=20, t=800-400=400=20^2,所以 (20,20)

y=24, t=800-576=224,不是。

y=28, t=800-784=16=4^2,所以 (28,4)

y=1,2,3,5,6,7,9,10,11,13,14,15,17,18,19,21,22,23,25,26,27, 可能没有。

所以解为:(4,28), (20,20), (28,4)

三个解。

c=36, s=2025-1296=729=27^2。

所以 y^2 + z^2 =729。

y 从 0 到 27。

y=0, t=729, z=27, (0,27)

y=3, t=729-9=720,不是。

y=9, t=729-81=648,不是。

y=15, t=729-225=504,不是。

y=18, t=729-324=405,不是。

y=21, t=729-441=288,不是。

y=24, t=729-576=153,不是。

y=27, t=0, z=0, (27,0)

y=1, t=728,不是。

y=2, t=725,不是。

y=5, t=729-25=704,不是。

y=6, t=729-36=693,不是。

y=7, t=729-49=680,不是。

y=8, t=729-64=665,不是。

y=10, t=729-100=629,不是。

y=11, t=729-121=608,不是。

y=12, t=729-144=585,不是。

y=13, t=729-169=560,不是。

y=14, t=729-196=533,不是。

y=16, t=729-256=473,不是。

y=17, t=729-289=440,不是。

y=19, t=729-361=368,不是。

y=20, t=729-400=329,不是。

y=22, t=729-484=245,不是。

y=23, t=729-529=200,不是。

y=25, t=729-625=104,不是。

y=26, t=729-676=53,不是。

所以只有 (0,27) 和 (27,0)。r2=2。

c=37, s=2025-1369=656。

656=16*41,41≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 25(sqrt(656)≈25.61)

y=4, t=656-16=640,不是。

y=8, t=656-64=592,不是。

y=12, t=656-144=512,不是平方数。

y=16, t=656-256=400=20^2,所以 (16,20)

y=20, t=656-400=256=16^2,所以 (20,16)

其他可能没有。所以 r2=2。

c=38, s=2025-1444=581。

581=7*83,7≡3 mod 4,83≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=39, s=2025-1521=504。

504=8*63=2^3 * 3^2 * 7。

7≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=40, s=2025-1600=425。

之前对于 c=5,s=2000,但这里是 425。

425=25*17=5^2 * 17。

17≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 20(sqrt(425)≈20.615)

y=5, t=425-25=400=20^2,所以 (5,20)

y=10, t=425-100=325,不是。

y=15, t=425-225=200,不是。

y=20, t=425-400=25=5^2,所以 (20,5)

y=1,2,3,4,6,7,8,9,11,12,13,14,16,17,18,19, 可能没有。

y=7, t=425-49=376,不是。

y=13, t=425-169=256=16^2,所以 (13,16)

y=16, t=425-256=169=13^2,所以 (16,13)

y=0, t=425,不是。

y=3, t=425-9=416,不是。

y=9, t=425-81=344,不是。

所以解为:(5,20), (20,5), (13,16), (16,13)

四个解。

c=41, s=2025-1681=344。

344=8*43,43≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=42, s=2025-1764=261。

261=9*29,29≡1 mod 4,所以可以。

y=0 到 16(sqrt(261)≈16.15)

y=3, t=261-9=252,不是。

y=6, t=261-36=225=15^2,所以 (6,15)

y=9, t=261-81=180,不是。

y=12, t=261-144=117,不是。

y=15, t=261-225=36=6^2,所以 (15,6)

y=1,2,4,5,7,8,10,11,13,14,16, 可能没有。

所以 (6,15), (15,6)

两个解。

c=43, s=2025-1849=176。

176=16*11,11≡3 mod 4,指数1是奇数,所以不能。r2=0。

c=44, s=2025-1936=89。

89 是质数,≡1 mod 4,所以有两个解:(5,8), (8,5)

所以 r2=2。

c=45, s=2025-2025=0。

r2(0)=1,解为 (0,0)

现在,总结每个 c 的 r2(s_c)。

c=0: 4

c=1: 0

c=2: 0

c=3: 0

c=4: 2

c=5: 4

c=6: 4

c=7: 0

c=8: 2

c=9: 0

c=10: 0

c=11: 0

c=12: 0

c=13: 2

c=14: 0

c=15: 3

c=16: 2

c=17: 0

c=18: 0

c=19: 2

c=20: 4

c=21: 0

c=22: 0

c=23: 0

c=24: 0

c=25: 0

c=26: 0

c=27: 2

c=28: 4

c=29: 2

c=30: 4

c=31: 0

c=32: 0

c=33: 2

c=34: 0

c=35: 3

c=36: 2

c=37: 2

c=38: 0

c=39: 0

c=40: 4

c=41: 0

c=42: 2

c=43: 0

c=44: 2

c=45: 1

现在,求和。

列出 r2 值:

0:4

1:0

2:0

3:0

4:2

5:4

6:4

7:0

8:2

9:0

10:0

11:0

12:0

13:2

14:0

15:3

16:2

17:0

18:0

19:2

20:4

21:0

22:0

23:0

24:0

25:0

26:0

27:2

28:4

29:2

30:4

31:0

32:0

33:2

34:0

35:3

36:2

37:2

38:0

39:0

40:4

41:0

42:2

43:0

44:2

45:1

现在,求和。

首先,c=0:4

c=1-3:0

c=4:2

c=5:4

c=6:4

c=7:0

c=8:2

c=9-15: 除了 c=13:2, c=15:3,其余为0,所以 c=9-12:0, c=13:2, c=14:0, c=15:3

c=16:2

c=17-18:0

c=19:2

c=20:4

c=21-26: 除了 c=24-26 为0,c=21-23 为0,所以全部为0

c=27:2

c=28:4

c=29:2

c=30:4

c=31-32:0

c=33:2

c=34:0

c=35:3

c=36:2

c=37:2

c=38-39:0

c=40:4

c=41:0

c=42:2

c=43:0

c=44:2

c=45:1

现在,逐步相加。

从 c=0 开始:4

c=4:2,累计 4+2=6

c=5:4,累计 6+4=10

c=6:4,累计 10+4=14

c=8:2,累计 14+2=16

c=13:2,累计 16+2=18

c=15:3,累计 18+3=21

c=16:2,累计 21+2=23

c=19:2,累计 23+2=25

c=20:4,累计 25+4=29

c=27:2,累计 29+2=31

c=28:4,累计 31+4=35

c=29:2,累计 35+2=37

c=30:4,累计 37+4=41

c=33:2,累计 41+2=43

c=35:3,累计 43+3=46

c=36:2,累计 46+2=48

c=37:2,累计 48+2=50

c=40:4,累计 50+4=54

c=42:2,累计 54+2=56

c=44:2,累计 56+2=58

c=45:1,累计 58+1=59

现在,c=1,2,3,7,9,10,11,12,14,17,18,21,22,23,24,25,26,31,32,34,38,39,41,43 都是 0,所以不加。

所以总和是 59。

但这是 sum_{x} r2(s_x),其中 x 是 c,即固定 z,然后对 (x,y) 求和。

在总和中,对于每个固定的 z,我们有满足 x^2 + y^2 + z^2 = 2025 的 (x,y) 对数。

由于 x,y,z 是对称的,总解数应该是这个总和。

但在这个总和中,对于每个 z,我们计算了 (x,y) 对,所以总的三元组数应该是 sum_{z} r2(2025 - z^2),这正是我们计算的。

我们得到了 59。

但让我验证一下是否漏掉了什么。

例如,当 z=0 时,s=2025,我们有 (x,y)=(0,45),(45,0),(27,36),(36,27),所以四个三元组:(0,0,45)? 不,z 是固定的,所以对于 z=0,我们有 (x,y,0),其中 x^2 + y^2=2025,所以 (0,45,0),(45,0,0),(27,36,0),(36,27,0)。但在整个总和中,当 z=0,我们有四个三元组。

类似地,当 z=45 时,s=0,所以 (x,y)=(0,0),三元组 (0,0,45)。

在总和中,c=45 时,r2=1,所以 (x,y)=(0,0),三元组 (0,0,45)。

现在,有没有 (0,0,45) 这样的三元组?有。

但 (0,45,0) 和 (45,0,0) 也包含在内。

现在,总三元组数是 59。

但让我检查一个小的值。

例如,当 z=15 时,s=1800,r2=3:(6,42),(42,6),(30,30),所以三元组 (6,42,15),(42,6,15),(30,30,15)。

类似地。

现在,另一个:当 z=20,s=1625,r2=4:(5,40),(40,5),(20,35),(35,20),所以 (5,40,20),(40,5,20),(20,35,20),(35,20,20)。

所有都包含在内。

现在,总数是 59。

但这是最终答案吗?

在总和 sum_{z} r2(s_z) 中,它计算了所有满足 x^2 + y^2 + z^2 = 2025 的有序三元组 (x,y,z)。

是的。

为了确认,我可以计算当 x=y=z 时,但 2025/3=675,不是平方数,所以没有等值解。

或者当两个为零时,但 (45,0,0) 包含在 z=0 中:当 z=0,x=45,y=0 或 x=0,y=45,所以 (45,0,0) 和 (0,45,0),而当 x=0,z=0,y=45,但 x 是固定的。

在总和中,当 z=0,我们有 (45,0,0),(0,45,0),(27,36,0),(36,27,0)

当 y=0 固定时,但在这个总和中,我们固定 z,所以当 z=0,我们只考虑 z=0 的情况。

类似地,当 x=0 固定时,但在总和中,当 z 变化时,x 和 y 变化。

例如,三元组 (45,0,0) 是当 z=0, x=45,y=0 时包含的。

类似地,(0,45,0) 是当 z=0, x=0,y=45。

而 (0,0,45) 是当 z=45, x=0,y=0。

所以都包含在内。

现在,总共有 59 个三元组。

但让我再检查一下总和。

列出所有非零的 r2:

c=0:4

c=4:2

c=5:4

c=6:4

c=8:2

c=13:2

c=15:3

c=16:2

c=19:2

c=20:4

c=27:2

c=28:4

c=29:2

c=30:4

c=33:2

c=35:3

c=36:2

c=37:2

c=40:4

c=42:2

c=44:2

c=45:1

现在,分组求和。

首先,c=0,5,6,20,28,30,40:4,4,4,4,4,4,4?c=0:4, c=5:4, c=6:4, c=20:4, c=28:4, c=30:4, c=40:4。那是七个4:7*4=28

c=4,8,13,16,19,27,29,33,36,37,42,44:2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2?列表:c=4,8,13,16,19,27,29,33,36,37,42,44。那是12个2:12*2=24

c=15:3, c=35:3,所以两个3:6

c=45:1

现在,总和:28(来自4)+24(来自2)+6(来自3)+1=28+24=52,+6=58,+1=59。

是的。

所以总解数是59。

但这是对的吗?让我看看是否漏掉了明显的解。

例如,解 (0,0,45), (0,45,0), (45,0,0) 都包含了吗?是的,在总和中。

(15,30,30):当 z=30,s=2025-900=1125,r2(1125)=4,包括 (15,30), (30,15),所以三元组 (15,30,30), (30,15,30),但 (30,30,15) 呢?当 z=15,s=1800,r2=3:(6,42),(42,6),(30,30),所以 (30,30,15) 包含在 z=15 中。

类似地,(15,30,30) 在 z=30 中。

现在,另一个解:比如 (9,12,42),9^2=81,12^2=144,42^2=1764,81+144=225,225+1764=1989,2025-1989=36,所以 9^2+12^2+42^2=81+144+1764=1989<2025,不是。

或者 (5,10,40):25+100+1600=1725<2025。

或者 (20,20,35):400+400+1225=2025?400+400=800,800+1225=2025,正确!所以 (20,20,35)

在总和中,当 z=35,s=2025-1225=800,r2(800)=3:(4,28),(20,20),(28,4),所以三元组 (4,28,35), (20,20,35), (28,4,35)。所以 (20,20,35) 包含在内。

类似地,(20,35,20) 在 z=20 时:s=1625,r2=4 包括 (20,35),所以 (20,35,20)

(35,20,20) 在 z=20 时:同上,或当 z=20,x=35,y=20。

所以都包含在内。

另一个解:(9,30,36) 9^2=81,30^2=900,36^2=1296,81+900=981,981+1296=2277>2025,太大了。

或者 (3,6,44) 9+36+1936=1981<2025。

2025-1981=44,不是平方数。

或者 (1,2,44) 1+4+1936=1941,2025-1941=84,不是平方数。

所以可能没有漏掉。

总三元组数:59。

但问题要求非负整数解,我认为包括零,是的。

所以答案应该是59。

但让我确认一下总和。

列出所有贡献:

c=0:4

c=4:2

c=5:4

c=6:4

c=8:2

c=13:2

c=15:3

c=16:2

c=19:2

c=20:4

c=27:2

c=28:4

c=29:2

c=30:4

c=33:2

c=35:3

c=36:2

c=37:2

c=40:4

c=42:2

c=44:2

c=45:1

现在,相加:4+2=6(直到c=4)

+4=10(c=5)

+4=14(c=6)

+2=16(c=8)

+2=18(c=13)

+3=21(c=15)

+2=23(c=16)

+2=25(c=19)

+4=29(c=20)

+2=31(c=27)

+4=35(c=28)

+2=37(c=29)

+4=41(c=30)

+2=43(c=33)

+3=46(c=35)

+2=48(c=36)

+2=50(c=37)

+4=54(c=40)

+2=56(c=42)

+2=58(c=44)

+1=59(c=45)

是的。

所以总数是59。

要求解方程 的非负整数解(即 的整数解)的个数,需要计算所有满足方程的有序三元组 的数量。

由于方程对称,可以通过固定一个变量(例如 ),然后求解剩余两个变量的平方和方程 的非负整数解数量。定义 ,则对于每个 ,需要计算 ,即方程 的非负整数解 的数量。

的取值范围为 ,因为 。计算每个 对应的 的值,结果如下表所示:

020254
120240
220210
320160
420092
520004
619894
719760
819612
919440
1019250
1119040
1218810
1318562
1418290
1518003
1617692
1717360
1817010
1916642
2016254
2115840
2215410
2314960
2414490
2514000
2613490
2712962
2812414
2911842
3011254
3110640
3210010
339362
348690
358003
367292
376562
385810
395040
404254
413440
422612
431760
44892
4501

总解数为所有 的和:

因此,方程 的非负整数解的个数为 59。