臺灣國際科展

「圖形板」的圖形軌跡之探討及其延伸

科展類別
臺灣國際科展
屆次
2007年
科別
數學科
學校名稱
高雄市立五福國民中學
指導老師
余尚芸、梁益彰
作者
王羽安
關鍵字
圖形板 規律性 方程式
備註
加拿大正選代表:加拿大2007 年科學展覽會

摘要或動機

Starting from the problem in AMC competition of Australia, we try to find out the
locus and its length when a point in a regular polygon rolls in a circle. The result
is that the locus has a wonderful and regular cycle.Next, we discuss the regularity
of the cycle when a regular polygon(n sides) rolls in another regular polygon. Furthermore,we
discuss the the equation of the locus by changing the radius and the angle of rolling.
we find out the argument function of the locus of a point inside when a a regular
polygon(n sides)rolls in another regular polygon (m sides):數學公式
數學公式Aj is the summits of the
regular polygon(m sides), Bjcorresponds Aj when a point inside the regular polygon (n sides) rolls,
數學公式) And then, we do some moving
simulation with some computer math software, such as Cabri Geometry、Mupad, etc.
We discuss the regularity of the locus and its equation of a point inside when some
special cycloids, like asteroids, cardioids, etc, roll in a certain condition. Moreover,
with the result of research 2, we create the “plate" and apply for a patent on it.
We hope to study math by playing games.


從澳洲AMC 競賽題出發,嘗試探討一正n 邊形中的一點在單位圓內滾動軌跡及其軌跡長度,發現該軌跡均會產生奇妙的循環規律。

接下來,推廣探討正n 邊形在其他正多邊形中滾動時循環的規律,並利用旋轉半徑及角度之間的變化深入探討其滾動軌跡方程式,發現正n 邊形繞正m 邊形滾動時其內部一點軌跡參數式為數學公式,其中數學公式
Aj 為 正m 邊形之各頂點、Bj 為正n 邊形中內部一點旋轉時對應 Aj 之點,數學公式



進一步想嘗試使用數學電腦軟體如:Cabri Geometry、Mupad 等對以上研究去做一些動態模擬,並再探討一些特殊擺線如:星狀線、心臟線…等,在條件下相切滾動時,圖中某一點的軌跡規律性及其方程式。另外,應用研究二中的結果,創造出寓數學於遊戲的「圖形板」,並申請了新型專利。


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