第61屆--民國110年

此研究之目的為探討二階不定方程式解之關係與 PyThon 程式解方程式。我們從找出部分初始值開始，再找出遞迴關係及一般式。並提出假說，找出除了遞迴式與一般式以外的其他關係。內容包括： 一、 a2 - 5 = b·k) b2 - 5 = a · k {2 的正整數起始解，及一組解中每個值的相互關係。 二、找出關於多組解的關係。 研究過程中發現許多國中課本沒提到的著名的數學特有名詞與本研究相關，如: 費馬小定理、模數(mod)、丟番圖方程式、牛頓一次因式檢驗法。

角柱與角錐側面都是由長方形或三角形組合而成，這些形狀的邊都是直的，我們想把直線摺痕改成曲線摺痕，探討能摺的條件與摺出的樣貌。我們依序在平面紙上研究無摺痕、一條曲線摺痕、兩條曲線摺痕、多條直線與曲線摺痕能摺的條件，發現曲面在彎摺處若找不到直線，則此曲面無法摺出來，封閉曲線不能摺成曲面，混合直線與曲線摺痕，摺痕間形成的曲面，只能是凸曲面或凹曲面，不能凹、凸曲面並存。我們把在平面紙上能摺的基本圖形連續組合繪製在圓柱與圓錐上，找出在什麼情況下能摺，其中能摺的作品若滿足3條件，則能「定型」摺出正n邊形的圖樣。我們可依此設計製作，創作出更多不同的形體應用在生活中。

本研究以CPR訓練模型輔具做為研究對象，根據專家說明CPR動作要正確純熟，除了依賴良好的教學輔具系統引導外，其功能上更需要有按壓姿勢的正確判斷，因此本研究藉助科技AI輔助，設計AI姿態辨識的智慧型高品質CPR訓練引導式教學輔具系統，經研究證實系統能逹到： 一、協助學習者熟練CPR的操作流程並解決訓練模型設計問題。 二、成功運用邊際運算功能提高AI辨識的速度。 三、拍肩反應、判斷按壓位置、深度更可利用壓力感測器及超音波感應器進行偵測。 四、能應用AI代替人類專家判斷按壓姿勢之正確性。 五、具專家模式且可獨立操作的CPR引導式教學輔具系統。 期望人人都能學到CPR正確操作技巧及爭取黃金復甦時間，搶救寶貴生命。

目前手工製作米苔目，操作十分費力且高溫悶熱，而製作的米苔目機器，無法以連續式生產，也不能有效控制米苔目外觀及長短。我們研發的米苔目螺旋擠壓機，具有自動進料、自動出料、自動裁切、可控制米苔目長度、節省人力、避免高溫操作等優點，而且組裝成本低，未來具有商品化之潛力。由實驗發現，隨著米漿糰含水比例遞增，米苔目之直徑、澱粉糊化度皆呈現遞增趨勢，而米苔目螺旋擠壓機之耗電功率則呈現遞減之趨勢。透過物性與品評測試，發現米苔目樣品E(粉:水=1.0:1.6)之彈性最佳。透過螺旋擠壓機可製作各種蔬果米苔目，天然健康色香味俱佳，且長度適當之米苔目可用波霸珍珠用吸管順利吸飲，未來商品化之潛力極大。

紅茶，是日常生活中常見而且是我們愛喝的飲料之一，偶然發現紅茶表面漂浮著一層酷似油的白色物質，覺得很好奇。後來拜訪茶葉專家、查詢資料也設計實驗，展開一系列有關紅茶乳化的探究與實驗，得到相關研究結果及建議如下： 1.會產生乳化現象的紅茶其實含有較豐富的成份，有機紅茶是不錯的選擇。 2.運用100℃或40℃之RO水以1:50或1:75的比例泡茶。 3.建議泡茶時可以多次拉動茶包，使茶葉在水中跳躍，釋出茶中物質。 4.維持茶溫或是讓茶溫急速降低，較不容易產生乳化現象。 5.從電解實驗得知：負極的茶水區比較有反應，我們推論茶葉中的兒茶素趨於和金屬離子產生反應，所以我們推論喝茶能有助於人體排毒(茶中的兒茶素能吸附人體中的不需要的金屬離子)。

在日常生活中，人們常常為了便利大量使用塑膠製成的產品，如果事後處理不當，將會對地球造成極大的負擔。於是我們想利用海藻酸鈉與氯化鈣產生交聯作用形成的一層薄膜，包裹著洗衣精製成洗衣球，薄膜可取代一般市售洗衣精所使用的塑膠外包裝，並且找到了會影響晶球的幾個變因， 例如海藻酸鈉溶液之濃度為 2.5%時做出的球，膜厚度會最厚，並且比較了氯化鈣及硫酸鈣對晶球之影響，得到了由氯化鈣做出之球的效果會優於硫酸鈣，還有將球浸泡至不同濃度之電解質溶液中，得知了隨著電解質濃度愈高，膜的厚度就愈厚且浸泡時間愈長，膜的厚度也愈厚，最後還將晶球浸泡至 pH 值 1~13 之溶液中，得到了浸泡在 pH3 之溶液中，球的形狀最漂亮且膜也厚不易破。

leidenfrost effect”是水滴能在熱表面產生蒸氣層並隨機跳動。我們便設想利用此特殊蒸氣層達到讓水滴往固定方向前進，甚至優化其加速結構。 我們設計 (角度θ=30°、45°、60°)×(高度h=1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm)共9種具數學意義的微結構。測量微結構在(160°C -350°C)溫度下水滴的速度、生命週期，並獨創「珠光粉慢動作攝影」研究形變、熱流。 我們提出未有文獻紀錄的空腔體積、有效接觸面、水滴外部形變機制、內部熱流循環等機制。利用上述資訊建構運動模型，發現θ=60°、h=1.0 mm水滴有最快的速度。且發現高溫段(表面溫度≥300℃)，任何微結構，生命週期差距都極小。我們獨創性提出水滴在微結構下“leidenfrost effect”數學模型，理論值與數據吻合，成功解釋水滴的運動機制。

1.根據數學傳播期刊第43卷第2期中胡穎老師發表「圓外切四邊形涉及旁切圓的一個性質」[1]的關係式，把它從原先應用在圓外切四邊形，推廣至圓外切n邊形中，發現涉及圓外切n邊形的旁切圓不只在其周圍的第一層，而是到了第二層的旁切圓，也依然產生規律的關係一般式。 2.承1，所有第一、二層旁切圓半徑、面積和周長間，存在特定的規律性。 3.承1，所有第一、二層旁切圓的切點三角形，最外側邊上的高之間，有特定規律的等量關係式。 4.承1，與第一、二層旁切圓有關的「心頂點三角形」和旁切圓內切點三角形面積的比值有漂亮的乘積關係一般式。 5.延伸原本只討論第一、二層旁切圓，並推廣到第k層旁切圓，同時提出k、n的數學關係一般式。

近年來台灣的海灘面臨被嚴重侵蝕之難題，護岸措施不斷推陳出新。而目前台灣除了突堤之外，也有近幾年來發展興盛的「離岸堤」。一般而言，在離岸堤背後形成的砂舌或繫陸砂洲具有防治海岸侵蝕的功效。於是我們想藉由實驗來大略推敲出最適合養灘的離岸堤，來解決現在台灣沙灘資源 不斷減少的問題。本實驗以離岸堤的厚度、長度、高度、角度、離岸堤相對水深的高度、離岸堤離岸的距離、消波塊作為實驗操作變因，並以樂高機器人作為造浪機維持海浪的頻率、強度。結果發現，影響養灘效果前三名依序是：角度、離岸距離、高度，且波速會使離岸堤擺設的最佳角度有所不同。

n個城市建立光纖網路，以最經濟的連接方式，需(n-1)段連線，探討共有幾種建立方法L(k,n) (但限定城市標號差不得大於k，k∈Ν)，我們依照條件逐步排出，驗證資料[2]中的發現，當k＝2時，得到規則L(2,n)=3 L(2,n-1)- L(2,n-2) ，n≥3，而前後兩項的比值正是黃金比例的平方((1+√5)/2)^2=(3+√5)/2≈2.618。接著，我們繼續探討L(3,n)各項的值，並尋找關係式，發現前後兩項的比值似乎也趨近於某個定數。另外，我們觀察到，若k=n-1，則L(n-1,n)=n^(n-2)，這就是凱萊公式[7]。因此我們繼續以『橫排推移』的方式探討並發現L(n-2,n)的公式。在L(n-3,n)在經過多方面的嘗試，我們也發現它跟n有規律性的關連，進一步地研究終於提出它是n進位的式子的猜想。另外，我們也以生成樹來探討我們的問題，並引用基爾霍夫定理矩陣[6]來計算我們的推理，證明吻合。