Question Number 55491 by Tinkutara last updated on 25/Feb/19
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 26/Feb/19
$${trying}\:{to}\:\:{understand}\: \\ $$$${restricting}\:{under}\:{following}\:{condition} \\ $$$$\left.\mathrm{1}\right){radius}\left({r}\right)\:{taken}\:{as}\:{integer} \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right){centre}\:{and}\:{otherpoints}\:\boldsymbol{{lie}}\:\boldsymbol{{on}}\:\boldsymbol{{the}}\:\boldsymbol{{circle}} \\ $$$$\boldsymbol{{not}}\:\boldsymbol{{counted}}\:\boldsymbol{{in}}\:\boldsymbol{{f}}\left(\boldsymbol{{r}}\right) \\ $$$${discussion}… \\ $$$${let}\:{r}=\mathrm{1}\:\:{then}\:{intregal}\:{points}\:{are}\:\left[\left(\mathrm{0},\mathrm{0}\right),\left(\mathrm{1},\mathrm{0}\right),\left(\mathrm{0},\mathrm{1}\right),\left(\mathrm{0},−\mathrm{1}\right),\left(−\mathrm{1},\mathrm{0}\right)\right] \\ $$$${but}\:{these}\:{red}\:{marked}\:{points}\:{not}\:{considered} \\ $$$${so}\:{f}\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${r}=\mathrm{2}\:\:\:\left[\left(\mathrm{0},\mathrm{0}\right),\left(\mathrm{1},\mathrm{0}\right),\left(−\mathrm{1},\mathrm{0}\right),\left(\mathrm{0},\mathrm{1}\right),\left(\mathrm{0},−\mathrm{1}\right),\left(\mathrm{1},\mathrm{1}\right),\left(\mathrm{1},−\mathrm{1}\right),\left(−\mathrm{1},\mathrm{1}\right),\left(−\mathrm{1},−\mathrm{1}\right)\right] \\ $$$${x}=\left\{−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1}\right\}\:\:{y}=\left\{−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1}\right\}\:\:\mathrm{3}{c}_{\mathrm{1}} ×\mathrm{3}{c}_{\mathrm{1}} −\mathrm{1}=\mathrm{8} \\ $$$${r}=\mathrm{3}\:\:{x}=\left\{−\mathrm{2},−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2}\right\}\:\:{y}=\left\{−\mathrm{2},−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2}\right\} \\ $$$$\mathrm{5}{c}_{\mathrm{1}} ×\mathrm{5}{c}_{\mathrm{1}} −\mathrm{1}=\mathrm{24} \\ $$$${r}=\mathrm{4}\:\:{x}=\left\{−\mathrm{3},−\mathrm{2},−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2},\mathrm{3}\right\} \\ $$$$\:\:\:\:{y}=\left\{−\mathrm{3},−\mathrm{2},−\mathrm{1},\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2},\mathrm{3}\right\} \\ $$$$\mathrm{7}{c}_{\mathrm{1}} ×\mathrm{7}{c}_{\mathrm{1}} −\mathrm{1}=\mathrm{49}−\mathrm{1} \\ $$$$\left[{srl}\:{no}\right]\:\:\:\left[{r}\:\:\:\right]\:\:\:\:\:\left[{nos}\:{of}\:{intregal}\:{points}\right]\:\:\:\:\left[{f}\left({r}\right)\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}.\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\left[{null}\right]\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{f}\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}.\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[\mathrm{8}\right]\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{f}\left(\mathrm{2}\right)=\mathrm{8} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{3}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{3}\:\:\:\:\:\:\:\:\left[\mathrm{24}\right]\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{f}\left(\mathrm{3}\right)=\mathrm{24} \\ $$$$….. \\ $$$$…. \\ $$$${f}\left({r}\right) \\ $$$$=\left(\mathrm{1}−\mathrm{1}\right)+\left(\mathrm{9}−\mathrm{1}\right)+\left(\mathrm{25}−\mathrm{1}\right)+\left(\mathrm{49}−\mathrm{1}\right)+… \\ $$$$=\left[\left(\mathrm{1}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}^{\mathrm{2}} +\mathrm{5}^{\mathrm{2}} +\mathrm{7}^{\mathrm{2}} +…\left(\mathrm{2}{r}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \right]−{r}\right. \\ $$$${others}\:{pls}\:{check}\:{is}\:{it}\:{correct}\:{perception}.. \\ $$$${then}\:{i}\:{shall}\:{proceed}\:{further}… \\ $$$$=\frac{{r}\left(\mathrm{2}{r}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{r}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{3}}−{r} \\ $$$$=\frac{{r}\left(\mathrm{4}{r}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)−\mathrm{3}{r}}{\mathrm{3}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}{r}^{\mathrm{3}} −{r}−\mathrm{3}{r}}{\mathrm{3}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}{r}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{r}}{\mathrm{3}} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$\underset{{r}\rightarrow\infty} {\mathrm{li}} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$