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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。

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。

TRAIL 所引起細胞凋亡作用在人類腫瘤細胞株之研究

新世紀的疾病「癌症」在國內外十大死因中居高不下,而目前的冶療方法效果不顯著且常造成人體其它組織的傷害,這是個棘手問題,人們住往聞之色變;若是能找到種方法,能有效殺死癌細胞而不對正常細胞造成傷害,將十分有益於癌症的治療。 有鑑於此,我們希望藉由計畫性細胞死亡的方式,結台免疫的知識,達到上述的目的。記得在雜誌上看過,近年來發現了一個 TRAIL ﹝ TNF ( Tumor Necrosis Factor ) Related Apoptosis Inducing Ligand﹞ 分子,可以導致細胞的「計畫性死亡 ( apoptosis ,或稱作細胞凋亡 )」 ,且對於腫瘤細胞特別敏感;而「計畫性死亡」的特徵乃 (1)核皺縮 (2) DNA 斷裂 (3)細胞萎縮而不破裂,相較於另一種死亡( Necrosis ,壞死)的死亡方式來說, Apoptosis 不會造成人體過度的發炎反應,十分符合我們的條件。 基於這些原因,我們便想培養小同的人類腫瘤細胞株,測試 TRAIL 對其造成計畫性細胞死亡的敏感度,以作為日後癌症治療研究發展的基礎;並進一步以 RT - PCR 方式定性分析各種腫瘤細胞株中 TRAIL 及TRAIL 受體的表現情形,並和人類正常細胞作一個比較,以了解人類腫瘤細胞株對於 TRAIL的敏感度和其 TRAIL及 TRAIL受體的表現之間的關係。

這不是「拉午耳」的錯

本研究是利用塑膠杯子為主體,中間利用鋁箔當介面,組裝一個簡易且可靠的測定溶液蒸氣壓並探討拉午耳定律偏差的裝置。我們測量了水、乙醇、氯仿、丙酮、苯、甲苯等六種純液體的蒸氣壓,並測量了(水+乙醇)、(氯仿+丙酮)、(苯+甲苯)等兩成份系溶液的混合蒸氣壓。結果發現(水+乙醇)的混合蒸氣壓以及(氯仿+丙酮)的混合蒸氣壓都比理論值低了一些,此稱為負偏差溶液;(苯+甲苯)的混合蒸氣壓與理論值差不多,較接近理想溶液。最後,我們還測量不同溫度下的蒸氣壓,並利用clausius-clapeyron equation求出 H? ;同時透過實驗,證實了拉午耳定律。

以散斑干涉觀測雙星的行蹤

大氣擾動會使得我們觀測到的雙星影像產生變形,造成許多雙星無法藉由光學攝影得知,而是間接由光譜位移得知是否為雙星。然而透過散斑天文干涉技術,我們可以測量出雙星系統的角距和方向角。本研究中使用的CCD,為商用等級的DMK 31AF03,並架設於口徑十四英吋(C-14)的望遠鏡進行觀測。目前總共觀測了七個雙星系統,而其中有六個雙星系統被本系統分辨出來。這些雙星的角距介在0.54到2.05角秒之間,主星的亮度介在2.43星等到3.74星等之間。本觀測結果顯示商業等級之CCD可以用來進行散斑觀測,達到小型或中型望遠鏡的繞射極限。然後,利用Hipparcos衛星以視差法測得的距離,以雙星互繞的軌道周期和半軸長的訊息估計出雙星系統的總和質量,似乎都略大於光譜測量的質量。而從O-C圖還可以發現,累積1970年代迄今的天文干涉觀測數據後,足夠修正早期以傳統光學觀測所求出的軌道參數,應可提高質量的估算。

車輛自動怠速熄火裝置

在現代社會當中機車跟汽車其所造成的各類空氣污染排放隨著車輛的普遍而越來越嚴重,而且常有人下車之後忘記熄火就讓車輛怠速且廢氣一直排放,不但汙染空氣且損耗更多的燃料,因此環保署制定相關車輛超時怠速的處罰條款,且於2012年6月1日開始實施取締告發,我們就想要做自動怠速熄火裝置來解決超時怠速時所排放的廢氣。本次研究使用微電腦、加速度計、繼電器、旋轉編碼開關製作本裝置,利用加速度計去感測機車移動時的速度值,利用繼電器控制車輛熄火,配合旋轉編碼開關可以讓使用者自行設定怠速熄火時間,由於是透過加速度計去感測車輛的移動,故不需要修改車輛油路、電腦設定與時速錶,降低加裝本裝置的難度,因此非常適合用在各種車款。

P.C.音樂系統之製作與研究

去年(1988)寒假,一時興起,以BASIC寫出一個音樂程式,供自己玩音樂之用。暑假時,在一次偶然的機會中學會了C語言,於是決定以C重寫一次此程式,並增加更多的功能,也使自己能熟練C。

含羞草的避震效應

本實驗分別以水滴及擺鎚敲擊含羞草的關節,試圖測量究竟多大力量才會引發含羞草的觸發運動。結果發現三級關節最敏感,一級關節較遲鈍,二級關節則無反應。當經由水滴滴在羽軸以檢測含羞草觸發運動的敏感度變化時,發現一級關節在夜間反應率比白天高很多。進一步以擺鎚直接敲擊一級關節,發現其敏感度日夜間無甚差距。此外在小葉都是閉合的情況下,敲擊羽軸以檢測一級關節的反應;結果日夜間也差距甚小。我們推測在小葉展開時,敲擊的作用使三級關節的葉枕萎縮;當作用力透過羽軸、葉柄傳遞至一級關節時,三級關節的的葉枕如同避震器一般藉由變形而削減了作用力。這個推測透過比較小葉展開與閉合時一級關節的敏感度而證實。藉著測量一級關節在小葉展開與閉合時最低作用力矩推算,每經過一對葉枕大株含羞草大約可以削減 1.8~2.2%的作用效應,小株含羞草大約可以削減 6.1~8.5%的作用效應。

討論十年來大陸沙塵暴對台灣之影響與變化趨勢

本研究中收集了十年來懸浮顆粒資料,配合環保署空氣品質監測站、中央氣象局所觀測的資料與美國太空總署的衛星影像資料及NASA 航空資源實驗室的氣流軌跡回推圖,希望能夠在早期觀測時發現大陸地區沙塵暴訊息,和沙塵暴所帶至大氣中的懸浮顆粒可能傳輸路徑。發生沙塵暴侵臺事件的季節,主要在春季及秋冬兩季交替期間發生的次數為最多。由地面天氣圖表、氣流軌跡回推圖及美國太空總署的衛星影像進行綜合比對之後,大致可瞭解大陸沙塵可能的移動路徑與大氣環流特徵有關。 在聖嬰現象(El Nino)發生時,侵襲臺灣的沙塵暴次數與懸浮量會減少。在「反聖嬰現象」(La Lina)發生時,侵襲臺灣的次數與強度相對增加。經由時間序列分析中得知,懸浮顆粒高峰期的變化有1 年期及6 個月變化趨勢,懸浮顆粒低峰期的週期變化有2.2 年與7 個月的變化趨勢,顯示短週期大氣懸浮顆粒變化應與季節變化有關,長期性變化或許與聖嬰反聖嬰週期有關連。

0 與 1

我們在討論 John Mason 的 Thinking Mathematically 時,發現一個有趣的問題:「隨便寫下一個 0 和 l 的排列,若連續兩個相同的話, 在它們下面寫一個 0 ,否則寫一個 1 。重複這過程直到你只剩下一個阿拉伯數字數字。能預測最後一個是什麼嗎?」如: \r \r 此題看似簡單,但涉獵其中後,卻令我們沉迷於它的奧秘,進而想繼續探討。我們能預測最後一個數嗎?能擴展這個系統嗎?能知道 1 的個數嗎?