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第62屆--民國111年

滄海一希—溫鹽度對希瓦氏菌特性探討

脫色希瓦氏菌是一種海淡水中皆可分離出的細菌,更是部分魚類的益生菌。相關文獻指出該菌對石斑魚、金目鱸有抑制體內病毒生長的效果。本研究主要探討不同溫鹽度對其生理變化的影響,包括生長曲線、泳動能力、抗藥性。以添加海鹽濃度0%、0.1%、0.5%、1%、2%的LB培養基,以及28°C、37°C下的培養條件 ,模擬不同情況下該菌的適應能力。研究顯示隨著鹽度上升,該菌生長速度與泳動範圍有隨之增加的趨勢,但若加入過量鹽類則會抑制其生長。此外,在四級胺(BKC)作用下,該菌具備較高存活率,而二氧化氯會使其與病原菌一併殺死,不利產生益菌效果。為了近一步探討脫色希瓦氏菌對於其他本土魚類的效益,未來會著重於觀察不同魚群與該菌的相互作用關係。

膜音傳腦—金屬球彈跳聲

我們使用橡膠氣球膜套在塑膠杯口製作鼓,大小不同的金屬球充當鼓槌來進行實驗,記錄聲音以Audacity、Python-FFT及Python-STFT等軟體及分析演算法處理,探究聲音的組成頻率、振動模式及影響聲音頻率、強度的變因。成功找到金屬球撞擊橡膠膜聲音的基頻及振動模式組成。我們發現:金屬球落點愈接近中央,基頻強度愈強;遠離中央,則能引發較高頻率的震動模式。金屬球直徑和基頻強度雖無明顯相關,在基頻和(1,1) mode之間卻可看到一明顯波形,且此波形強度隨著金屬球直徑增加而增加;中等尺寸的金屬球撞擊膜中央特別能引發以落點為腹點的震動模式。此外,落下高度愈大,則基頻強度愈大;而落下高度增加並不會引發較高頻率的震動模式。

化繁為簡─尋找最小值通式

研究的方向是從「雙週一題」108第一學期的第三題出發:數列滿足X0=2 與│xk│=│xk-1+1│,k≧1,求│x1+x2+…+x2019│的最小值。題目只做2019項的相加,我們想延伸到 項相加,若從「雙週一題」公布的解析思考,每換一個 值都要一個推導過程,才能得到答案,不那麼直接,少了「公式」精簡過程的精神。故我們要找一個代入 值就能得到答案的通式。 將分支做了定義,框出各層得到最小值的所有路徑,找出層間共通路徑,並由此推出最小值的通式。之後嘗試用程式-貪婪法與窮舉法、雙週一題概念、數學理論等方法驗證最小值通式、路徑的正確性。

百密無一疏–特殊多邊形密閉區塊之研究

本研究討論如何利用k個全等n邊形圍成密閉區塊,其中多邊形分成正多邊形與正多角星形兩種類型。除了找出可以圍成密閉區塊的最少塊數外,亦由多邊形邊數n與塊數k討論密閉區塊的存在性。若存在某種拼接方法可利用k個n邊形圍出密閉區塊,則進一步討論該拼接方法是否能夠密鋪整個二維平面。在大多數的情形下,研究成果已能判斷k個正n邊形或正n角星形能否圍出密鋪區塊,以及是否可密鋪平面,並且提出一套建構拼接方法的流程。

Knights Swap—無標號樹之探討

這是延伸自我們在中華民國第60屆中小學科學展覽會提交Crazy Knights作品,相對於前次已完成的環圖分析,我們認為非環圖尚有擴充發展的可能。 本研究從已知的騎士交換節點非環圖構思,試圖自創工具以產出無標號樹,進一步將無標號樹賦予生成編碼編碼權值後解析規律並驗證之。本研究創發之G(S↔P)E生成圖工具能夠擷出無標號樹、二階段編碼系統能解決圖同構問題並進一步得到權重於解析樹形,得到直線、花形、T形與多分支樹及其通式,依此探討樹圖訊息交換之規律。

多邊形之邊長依等比例切割之面積比值探討

本研究先利用「直角坐標、畢氏定理、全等、相似、三角函數」等基本概念,探討正多邊形之邊長依逆時針方向等比例m:n切割之面積比值(以下均簡稱為母子多邊形之面積比值)。我們依序研究母子正三角形、正方形、正五邊形及正六邊形之面積比值,接著透過母子正多邊形之切割線,推導出任意母子正多邊形之面積比值均為定值(此值只與m,n,θ相關)。最後,我們為了探討更多元廣泛的凸多邊形議題,於是運用「解析幾何、海龍公式、行列式、測量員(surveyor)面積公式、單位向量、線性轉換」等概念,順利推導出母子任意三角形、任意四邊形之面積比值均為定值,而此值只需用m、n表示。以上研究結果均已透過GSP繪圖軟體、Excel軟體獲得相關檢驗,正確無誤。

虎虎生「黑」--虎斑烏賊的成對敵對行為

科學家並無發現虎斑烏賊(Sepia pharaonis)有領域行為,卻有論文顯示過度密集的環境中烏賊會互食、競爭。因此我們在特定空間中的進行實驗,發現烏賊間會出現黑色眼環、眼點或體緣螢光變色的現象,且從影片中可觀察到雙方會頭對頭互繞公轉,形成類似「對峙」狀態。因此我們當烏賊持續出現眼環、眼點或體緣螢光變色及兩者互相環繞時,稱之為「敵對行為」。依符合定義之程度及顏色深淺判斷其表現強弱,發現其中小烏賊的敵對行為普遍表現較強烈,然而捕食成功率卻遠低於大烏賊,可知敵對行為表現強弱與捕食成功率無直接關聯。此外,相較於單獨攝食,若成對烏賊產生敵對行為,會顯著延長攝食時間。

「蝦!」你是我的囊中物

近年發現,以腫瘤本身或分泌物作為藥物載體時,具有高度生物相容性、增強藥物遞送至特定細胞趨向性等優點。本實驗主旨在於研發腫瘤細胞膜分泌特性的奈米囊泡,以包覆目標物加強癌症治療效果。因前期研究發現:蝦紅素具有極高抗氧化及抗腫瘤性,故選擇蝦紅素作為抗癌藥物。蝦紅素奈米囊泡載體的製程方式是以黑色素癌及蝦紅素經適當比例混合,透過擠壓法,再去除癌細胞遺傳物質及發炎因子。在成果方面:蝦紅素奈米囊泡與黑色素癌細胞共同培養後證實,蝦紅素奈米囊泡抑制黑色素癌細胞生長及轉移的能力明顯優於等量蝦紅素,且對於人體正常細胞無顯著傷害性,顯示囊泡具有選擇性運送的傾向。我們的科展說明了蝦紅素奈米囊泡有成為抗癌藥物的潛力。

「轉」瞬即「式」─路徑轉彎數與同字不相鄰一般式探討

本文旨在探討不同轉彎下,其路徑方法數的問題。在方格紙及長方體中,移動路徑方法數的一般式及期望值。從二維的路徑方法數一般式研究,延伸到三維的路徑方法數一般式,再分別探討二維、三維下路徑方法數的期望值及其關聯性,接著跳脫維度的概念,探討期望值間的關聯性。最後研究同字不相鄰的一般式。

無線主動式溫控外送箱

本專題製作主要以「控制簡便」、「即時顯示」、「快速製冷製熱皆可」為原則開發出的智慧外送保溫箱,而主要解決在於現今普及的外送服務,因某些不可控因素而導致外送延誤,讓食物到顧客手上變得不新鮮,同時也可解決食物保溫上的問題。