全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

高中組

千刀萬剮

常常在數學競賽中,會看到這種題目:「n 條直線最多可將一個平面切成幾個部分?」一般的人遇到這種類型的題目常要思考一下子,才能想出它的規律,所以我們針對這個主題做研究。

一個簡單現象的延伸

培養數學情操、訓練科學的頭腦。

動態規劃的推廣

我對動態規畫( Dynamic Programming )的認識起於奧林匹亞研習營,有一次的專題便是動態規畫,其主要的內容是說在解決某些問題時,要求的答案其值決定於前面的值,而「前面」的值又決定於更前面的值。於是須要從前面一步一步的求值。 \r 舉一個簡單的例:費氏數列在數學上定義成 \r f(0)=1 \r f(1)=1 \r f(x)=f(x-1)+f(x-2) \r 如果需要寫一個程式來計算的話,直覺的方法便是依照原本的定義,用遞迴來解決: \r int=f(intx) \r { \r if(x \r returen f(x-1)+f(x-2); \r } \r \r 若要計算 f ( 5 )的話,其過程可由右圖來表示。 f ( 5 )的值取決於 ft4 )及 f ( a ) , f ( 4 ) 的值取決於 f ( 3 )及 f ( 2 ) ,這裡我們可以發現到, f ( a )在 f ( s )及 f ( 4 )中分別計算了一次,這便是浪費。再看得更詳細一點, f ( l )計算了 5 次, f ( 0 )計算了 3 次,如此算下來,其增長的速度是很可怕的。 \r 事實上,既然 f ( x )的值取決於 f ( x 一 1 ) , f ( x 一 2 )而 f ( x 一 l )的值又取決於 f ( x 一 2 ) , f ( x 一 3 ) , 那麼,我們便可由 fto )、 f ( 1 )、 f ( 2 )、 f ( 3 )二算到 f ( x ) ,這樣的話,所花的時問就變成線性的了。 \r 這時候,程式中可放置一陣列,以儲存所得到的經驗,例如: \r int f(x) \r { \r int dp[max-x]; \r int, I; \r dp[ 0]=1; \r dp[ 1]=1; \r for(i=2; i \r { \r dp[ i]=dp[ i-1]+dp[i-2];//不必再遞迴了 \r } \r retum dp[x]; \r } \r 此外,動態規畫還有很多極為有趣的應用,因而,我展開了我的研究。

生命的曲線

芹菜葉柄切片,非洲鳳仙花果實進行自力散佈種子的爆破,變態莖形成捲鬚均有捲曲現象。這些看起來似乎不相干的現象,其實都和細胞及組織型態構造改變所造成的物理現象有關。從芹菜葉柄縱切薄片捲曲的探討中我們得知---薄壁組織吸水,經由增大膨壓,使細胞延長,並產生足夠的力量將維管束拉長。當維管束被拉長超過極限,維管束彈性縮回造成薄片的捲曲。非洲鳳仙花蒴果的爆破機制---當果實成熟時,果瓣外層細胞有縱向增長的趨勢,果瓣內層的維管束不易增長,被動的被外層細胞拉長,內外側之間暫時維持張力的平衡,而保持果實的型態;當受外力改變平衡狀態或維管束的回復力夠大時,外側膨脹伸長(膨壓改變造成細胞變形)加上內側維管束的彈性縮回,使果瓣捲曲並產生彈力將種子彈出。龍鬚菜捲鬚的機制---變態莖內厚角組織和維管束分布在特定部位,維管束的收縮和兩側細胞延長程度的差異,造成扭曲的物理力量,進而形成捲鬚;變態莖頂點生長組織的存在與否並不影響捲曲,證明生長激素並非捲鬚的必要因素,捲鬚並非典型的向觸性。

展翅高飛--探討台灣十三種斑蝶翅膀特性

本實驗目的為測量台灣地區斑蝶科(Danaidae)蝴蝶翅膀的特性,進而探討其與飛行能力之相關性,以及紫斑蝶翅膀幻色的物理呈色原因。由結果得知,就前翅而言,面積大小及最大翅長兩者皆與風阻實驗中的速度呈現正相關;而翅膀展弦比及親疏水性則和其風阻實驗中的速度較無顯著的相關性。此外,幻色實驗中利用光學顯微鏡與掃描式電子顯微鏡得知斑蝶幻色的形成和其鱗片的細微結構與排列方式有密切相關。我們推論斑蝶的鱗片細微結構與排列皆會影響其幻色的形成,也可能造成風阻不同,而影響飛行的速度。

跳舞的源泉

水由省水龍頭的出口流出時,會形成簾狀的水膜。流量較小的時候,水膜散開一小段距離,受重力及表面張力作用,會縮聚在一起,再散開成水滴。流量較大時,不會縮聚在一起,經一段距離後,直接形成水滴。在水龍頭下方置放一水平板,水膜撞到水平板後,水膜流速突然減慢,使膜內的中空處壓力變大,平板上的水面上升,且有規律的上下跳動,稱之為跳舞的源泉。改變水的流速、出水口到水平板的距離以及水的表面張力都會改變水平板上水面上升的高度。我們實驗探討流速、出水口到水平板距離及表面張力對水面上升高度的影響。

星等測定

從事了很久的天文觀測和天文攝影,但對於星星的認識還是停留在觀測和攝影上,對於星星的光度、距離、溫度等物理性質除了書本上已有的資料外,其餘的就一無所知了。為了更進一步了解那遙遠的它們,我決定從最簡易的星等測定做起。

利用穿透率求浸漬油的 Cauchy Eq

在上“專題研究”的課程上,老師介紹 “透明”的物理意義時,談到這和物質間的折射率差額有關。而在高三光學課本中,也提及 “色散”的作用是因為折射率和波長有關( Cauchy Eq , n ( λ ) = A +B/λ2+C/λ4)一般我們在學校利用折射原理( Snell ' s law )所求得的折射率都很不精密,也無法適切的描述 Cauchy Eq 。所以我們連想到將穿透率和折射率之間做一安排,使能利用穿透率的關係很精確的求出物質的 Cauchy Eq 。

你倒沒?還是我倒楣

以生活中的小遊戲—疊疊樂為出發點,來討論在不同的情況下,積木所能堆疊的最大數目。有就是說,當我們將這些積木做水平移動時,在移動間距與堆疊個數間是否存在某些關係?以及,當我們將這些積木以固定頂點為軸,來做旋轉時,這些旋轉的角度與堆疊的個數又存在些什麼關係?甚至推廣到,面對不同的對稱幾何圖形以及質心位置非固定時(如:質心位於1/3處時),其關係又為何?

峰迴路轉。喜相逢

下課時,許多人會在走廊上行走。如果只是想往某間教室的同學,會有特定的行走方向;倘若純粹散步、突然想起有東西忘了拿或另有他事,則會有折返的情形。觀察之餘可發現,不同的走動方式會有不同的相遇方式和相遇機率。由於狹窄的走廊若忽略之間的幾間教室,可視作一條一維的直線通道,則兩人相遇的情形可以分為:1.兩人皆不停走動 或 2.一人停下綁鞋帶時另一人不停走動,即為只有一人走動而相遇的情形。本文在建立一個機率模型來討論兩人相遇的方法數。於是假設數線上有相距d單位的A,B兩人,每次移動分別朝左右其中一個方向移動n,m單位,在文章中我們求出了兩人恰在第t次移動時相遇的方法數,因此也解決了一開始的機率問題。