Физтех 2025, 9 класс, задача 4
( баллов) На координатной плоскости рассматриваются ромбы с длиной стороны такие, что абсциссы и ординаты всех четырёх вершин каждого ромба — целые числа из промежутка . Сколько существует таких ромбов? Напомним, что квадрат также является ромбом.
Ответ. .
Решение. Заметим, что сторона ромба может либо быть параллельна одной из осей, либо быть гипотенузой прямоугольного треугольника с катетами и , параллельными осям.
Рассмотрим левую вершину ромба (если таких две, то рассмотрим нижнюю) . Тогда смежной вершиной может быть одна из точек , , , , , .
Тройки , , , порождают ромбы, вписанные в квадрат . Таких квадратов в исходном поле .
Тройки , порождают ромбы, вписанные в прямоугольники . Таких прямоугольников в исходном поле .
Тройки , порождают ромбы, вписанные в прямоугольники .
Тройка порождает ромб, вписанный в прямоугольник . Таких прямоугольников в исходном поле .
Тройка порождает ромб, вписанный в прямоугольник .
Тройки , порождают ромбы, вписанные в прямоугольник . Таких прямоугольников в исходном поле .
Тройки , порождают ромбы, вписанные в прямоугольник .
Тройка порождает ромб, вписанный в квадрат . Таких квадратов в исходном поле . Суммируя эти случаи, получаем ромба.