385 : 三角形内の楕円

平面上のいかなる三角形Tにおいても、Tの内部にぴったりと収まる, 最大の面積となる唯一の楕円の存在を示すことができる。

与えられたnに対し、以下の条件を満たす三角形Tを考えよう:

  • Tの頂点がnの絶対値以下の整数座標を持つ

  • T内の最大面積となる楕円の焦点(13,0)(\sqrt{13},0)(13,0)(-\sqrt{13},0)になる

このような三角形全ての面積の総和をA(n)A(n)としよう。

例えばn=8n = 8のとき、そのような三角形が二つ存在する。それらの頂点は(4,3),(4,3),(8,0)(-4,-3),(-4,3),(8,0)(4,3),(4,3),(8,0)(4,3),(4,-3),(-8,0)であり、三角形の面積はどちらも36になる。したがってA(8)=36+36=72A(8) = 36 + 36 = 72となる。

A(10)=252,A(100)=34632,A(1000)=3529008A(10) = 252, A(100) = 34632, A(1000) = 3529008であることが確認できる。

A(1000000000)A(1\,000\,000\,000)を求めよ。

注:楕円の焦点とは、楕円の境界上の点Pに対しAP + BPが一定の長さとなる二点AとBのことである。

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