全國中小學科展

以分塊矩陣及生成函數探討多人跳躍數列方法數

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2023年

科別

數學

學校名稱

臺北市私立薇閣高級中學 私立奎山實驗高中附設國中部

指導老師

吳林建宏;吳千穎

作者

王宣棋;鄭淇容

關鍵字

分塊矩陣、生成函數、多人跳躍數列

摘要或動機

本研究針對以往跳躍數列進行1人的討論延伸至多人的跳躍數列;多人跳躍數列規則為「同一個時間點手上最多只會有一顆球回到一位小丑手中」、「需連續、規律的接及丟出球,並且無限持續下去」、「丟球前可以有準備的時間」以上三項規則,因此此研究和以往多數文獻的題目假設有所不同,也比較貼近現實可能的情況。 多人跳躍數列的討論較為複雜,因此採用有向圖的概念進行討論,該圖的點元素代表當下每一顆球在幾秒中回到手中的狀態、邊元素則為每個狀態轉移時的丟球方式;接著將有向圖轉換為鄰接矩陣,並將點元素用類似2進位的形式進行分類以便整理成規則一致的分塊矩陣,接著由Cayley–Hamilton定理及多人跳躍數列的性質得到將鄰接矩陣的n次方求跡即為多人跳躍數列方法數。最後為了將不同狀況的方法數有一個好的整理,我們採用生成函數表示方法數並得到一定的成果。

TISF2023-010038.pdf

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