高中組

「n 階圓塔」為平面上以n 個圓為底層的堆疊圖形，例如：為3 階圓塔之全部圖形。本科展內容旨在研究平面中，用硬幣堆疊n 階圓塔的圖形種類與個數。我們找到了一種有系統的圖形分類法，使得各類圖形互斥而不重複。利用此分類法，我們推導且證明出n 階圓塔圖形總類數的遞迴式，並發現此遞迴數列與卡塔蘭數Cn2n/(n＋1)的遞迴關係相吻合。接著找出其中硬幣兩兩相連時，所能堆疊的圖形數，發現並證明與圖形總個數為2 的倍數所能堆疊的圖形數相同。最後，觀察圖形總個數為3 的倍數、4 的倍數……，發現硬幣總個數為X 的倍數時，圖形種類數的遞迴式。

此篇報告的研究重點是「寄生蟲數」，定義如下： 定義：若自然數 xd是k-(假)寄生蟲數，指的是「xd × k的乘積會等於xd的個位數字d，移到首位所得的數字dx」(其中x為n位數，d、k是1 到9 的自然數)。也就是xd會滿足「xd × k = dx」的式子。 得到下列的結果： 一、得出「k-(假)寄生蟲數的公式」為xd＝。 二、若 的小數表示法在小數點後第1 位的數字至少是1，則只要計算 的值，再取該數值循環節的數字(可不只取1 節)，就是k-(假)寄生蟲數。 三、k-(假)寄生蟲數恰好有10－k 種。 四、5-寄生蟲數：102040816326530612244897959183673469387755，可以看成1(02)(04)(08) (16)……，其中數值有倍增現象。 五、得出「移m位的k-(假)寄生蟲數的公式」為xd ＝ 。 六、若 的小數表示法在小數點後第1 位的數字至少是1，則只要計算的值， 再取該數值循環節的數字(可不只取1 節)，就是移m 位k-(假)寄生蟲數。 七、移 m位的k-(假)寄生蟲數恰好有(10－k)×10m-1種。 八、得出「超寄生蟲數的公式」如下： 九、若n＋2 位數cxd 是一個「超寄生蟲數」，。除k =1 有解之外，其餘情形，超寄生蟲數均無解。

某日，回味以前的國中課本時，看到三角形全等的條件，又突然想到現在所學的空間幾何，並未證明全等，於是邀集了同學，一起研討空間四面體的全等條件。

高中課本的秒錶實驗以I2和澱粉產生的藍色作為反應結束的依據，但此實驗在高溫因藍色物質無法出現而難以判斷反應完成，本研究以白蘭洗衣精中的螢光劑和螢光筆中的螢光液取代高中秒錶實驗的澱粉液，螢光劑中的螢光遇到I2則螢光消失，且在高溫中仍能反應，利用此特性使反應在高溫中仍能繼續進行，以螢光消失為基準從而判定反應完成。成功的改進此實驗在高溫無法判斷反應完成的缺失，並且找出各螢光劑最容易觀察之反應組合。以洗衣精中的螢光劑進行實驗溫度可達60℃，以螢光筆中的螢光液更可達80℃。

在平面上，有A、B兩點及一直線L，欲在直線L上找一點P，使得 的比值最大或最小，亦即將視為一單位，若為的λ倍，那麼x的最大或最小值為何？動點P除了在平面的直線上變動外，也可能在圓、橢圓、拋物線、其他封閉圖形如圓的部份圖形或封閉區域如三角形區域內變動，甚至在空間中的直線、圓、平面、球面、或封閉區域如四面體的表面上變動，我們都努力地試著尋求的最小或最大值。

原始問題：設P為正方形ABCD內部一點，且P到A、B、C的距離分別為1、2、3，試求正方形的面積。利用三角函數的和差角公式即可解出此題，我們想了解的是：若到三頂點的距離改變，正方形是否仍存在？我們先將問題簡化，將最短距離設為1，則距離變數將只剩下二個，再考慮只有兩種距離的情況，我們簡化問題至一個變數，利用平面旋轉變換，及Geogebra作圖猜測結果，成功利用作圖完成存在性證明。將此作法再推廣至三種距離的情況，並思考其他相關的四邊形：菱形、矩形、平行四邊形，發現皆能用旋轉伸縮變換處理。

我們知道，有許多方法，可用來測量空氣中的聲速，如在高中課程中，利用共鳴空氣柱便是一例。但我們仍想：是否還有其他方法，能更準確的測出不同氣體中的聲速，並能進一步測出液體中的聲速，於是我們展開了下列的實驗。

我平常對數學就有很濃厚的興趣，而且隨時有機會接觸和數學有關的事物。此次由老師處得知有數學科展的活動，於是便在老師的鼓勵下利用寒假和課餘的時間從事研究，經由書上的資料，我選定了 「常寬圖形的探討」這個題目為研究主題，並邀學長一起深入研究，一同找尋資料來完成這一件作品。

我們實驗的靈感是來自洋紫荊的豆莢，藉著已學過的種子萌發與幼苗生長的資訊，我們想要來探究在固定環境下種子在豆莢內分布對種子萌發的影響，有可能就好比輸水的配給方式，水分或養分的吸收而有所不同；我們先設計實驗，測出對於種子萌發最好的環境，再分別種植大量的種子，紀錄並比較前、中、後不同分布位置種子的萌發情形；因為在類似水廠配給下，就推測在較接近豆莢蒂頭部份的種子會較容易萌發。

馬步的走法有八種，下面我們討論以馬步不重複地一次走完整個棋盤的可行性，已證明出的結果如下：一、在n×m 的矩陣中，除3×3，3×5，3×6 和4×4 為無解外，其餘的我們已證出均至少有一解。二、在n、m均大於4 且n×m 為偶數時，可以以任一格為起點。三、在n、m均大於4 且n×m 為奇數時，可以以套色後格數多一格的顏色格子為起點。四、對於無解的矩陣，我們改以虧格的形式討論，也找出虧格在適當位置時可有解的情形。五、有虧格的大矩陣，在總格子數為偶數時，可以以任一格為起點；總格子數為奇數時，可以任一套色後格數多一格的顏色格子為起點。