(その3)は円と直角双曲線の格子点の数え上げ問題であったが,少し補足しておきたい.
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[1]円の格子点
領域x^2+y^2≦r^2に含まれる格子点の数をTとすると
T=1+4[r]+8Σ[√(r^2−x^2)]−4[r/√2]
(証)
T1:x=0,0<y≦r
T2:0<x≦r/√2,0<y≦√(r^2−x^2)
T3:0<y≦r/√2,0<x≦√(r^2−y^2)
T4:0<x≦r/√2,0<y≦r/√2
とすると,求める数はT=1+4(T1+T2+T3−T4)
[2]直角双曲線の格子点
領域xy≦nに含まれる格子点の数をTとすると
T=2Σ[n/x]−[n]^2
(証)
T1:0<x≦√n,0<y≦n/x
T2:0<y≦√n,0<x≦n/y
T3:0<x≦√n,0<y≦√n
とすると,求める数はT=T1+T2−T3
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[3]円の格子点
領域x^2+y^2≦r^2に含まれる互いに素な座標をもつ格子点(x,y)の個数をTとすると
T=6r^2/π^2+O(rlogr)
[4]球の格子点
領域x^2+y^2+z^2≦r^2に含まれる互いに素な座標をもつ格子点(x,y,z)の個数をTとすると
T=4πr^3/3ζ(3)+O(r^2)
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