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高中組

變形楊式矩陣的探討

楊氏矩陣(Young tableau)是一個每列格子數遞減的表格,要把數字依照右大於左及下大於上填入,而歪斜矩陣(Skew tableau)是楊氏矩陣的變形,是將楊氏矩陣再以另一個楊氏矩陣的形狀挖空,但每列必須相接,填入規則也是一樣。但不同的是,楊氏矩陣的排列方法數公式已被解出,但歪斜矩陣多了許多的變數所以還沒有像勾值公式(Hook fomula)的通式出來。我舉了某些特殊形狀的歪斜矩陣做討論,歸納一些共通的性質,也推導可行的通式,讓這些形狀的歪斜矩陣計算上不需要再使用窮舉,讓計算時間更加縮短。

繩圈奇「圓」-繩圈纏繞現象之探討

本篇研究細繩落下後的圈繞現象(Coiling of rope)。經實驗發現:圈繞出的繩圈之直徑D、週期T,隨著細繩的初始高度H、下落速率U、線密度p的不同而有所差異。也觀察到初始高度或下落速率在某一範圍內,細繩才可圈繞出圓的圖樣。若不在其範圍則無法穩定圈繞出圓,將隨機出現8字形或花瓣形圖樣。我們試著找出繩圈之直徑、週期與初始高度、下落速率之間的關係。若設D=αH1/2U ,α為一待定數。在我們測量的範圍內,無論何種初始高度,隨著下落速率的增加,α均趨於0.06公分-1/2·秒 。

果蠅拼圖亮睛睛

由於發現一些突變種的果蠅其複眼形狀與野生種不同,想找出造成不同種果蠅複眼形狀差異的原因。果蠅的複眼是由小眼所組成,所以假設小眼是以拼圖的概念組成複眼為前提設計實驗。選用四種複眼形狀不相同的果蠅,對照組Wild type及實驗組B type、L type、Nemo type,進行兩個實驗。實驗一,取下成蟲複眼,利用電子顯微鏡拍照,分析小眼形狀及排列的差異;實驗二,分析幼蟲體內的眼碟,比較在幼蟲時期複眼發育的相異處。最後歸納出影響不同種複眼形狀的原因。再利用所整理的結果去支持本次研究的推論。 實驗說明,細胞間物理性的擠壓與數學上的排列會影響整個組織的架構,此為細胞溝通的一種方式。就如本次實驗的假設,這些因素影響果蠅的小眼以類似拼圖的方式構築出整個複眼。

miRNAs在光形態發生中的影響

當幼苗從土壤萌發接觸到陽光時,會產生生理上的變化以適應環境,稱為光形態發生。microRNA是一種轉錄後調控因子,可以幫助植物適應環境的快速變化。因此我們推測microRNA在植物的光形態發生中可能扮演一個很重要的角色。在實驗中,我們選擇阿拉伯芥 (Arabidopsis thaliana) 作為測試對象。為了驗證我們的假說,我們從實驗室先前的次世代定序結果,選出可能的候選miRNA-target pairs,再透過北方墨點法 (Northern blot) 和即時聚合酶連鎖反應 (Real-Time PCR) ,確認microRNA和其目標message RNA在植物光照後的實際表現量。最後我們選擇miR396s和miR858s,因為其表現量在北方墨點法的結果中是受光調控的,而且從即時聚合酶連鎖反應的數據,我們可以看到miRNA和其目標基因 (mRNA) 的量有明顯的負相關。接著,我們藉由突變株的觀察,了解目標基因 (mRNA) 的缺失對植物生長的影響。為了進行光形態發生的表徵觀察,我們篩選出含有同型T-DNA插入子的植株。目前,阿拉伯芥幼苗在缺少MYB6和GRF7時,對於光的刺激較敏感,像是花青素及葉綠素的量較多、具有較大的子葉。由於我們無法取得miR858的突變株,而且在同一microRNA家族內會有functional redundancy的現象,使我們挑選的microRNA的功能被削弱。因此,我們將target mimicry 的construct引入。此外,我們也正在篩選MIR396B和MIR858A的過度表現株。我們會利用這些突變種進行光形態發生的表徵觀察。透過研究與觀察光形態發生的表徵,我們可以找出miRNA-target pairs在光形態發生中的調節功能。

以模型實驗模擬血管繞道手術後之流場變化

近年來,心血管疾病一直高居台灣十大死因的前三位。當病患的動脈有顯著的狹窄,繞道移植手術是一種解決方式。一般而言,醫生做完繞道手術後,並不處理原已嚴重狹窄的血管。但手術時若將原狹窄的血管綁住,會不會更佳?實驗是利用透明軟管建立模型,並以質點軌跡流場觀察法追蹤管內的情況。我們以水代替血液,橡皮筋顆粒作為追蹤質點,經攝影機紀錄質點流動的情形後,利用Tracker 影像追蹤軟體換算成粒子流速,再以Tecplot軟體計算管內的剪應力分佈。實驗結果顯示,繞道手術後若將原嚴重狹窄的血管綁住,使之完全阻塞,則繞道血管的血液流量、流速將明顯增加,而繞道管內的剪應力也相對較高,因此應可減低繞道血管阻塞的再發生率。

如何最快?

從一開始過橋最短時間的單一討論,進而分析其它日常生活事例的本身限制,尋求其最佳化的結果。舉凡:滑草(坡度)、健行(秒數漸增),甚至有些個別想法的有趣實驗(趟數),都設法去歸納出一定的規則。

探討不同油脂對蛋黃酥點心品質的影響

本研究旨在探討不同油脂對蛋黃酥點心品質的影響,以實驗法及品評問卷調查法進行研究,將配方中改變「油皮」與「油酥」的油脂種類作為實驗,觀察其產品層次的差異及製程中的問題,並採用便利抽樣法,以餐飲管理管科二、三年級學生和教職員為研究對象進行品評問卷調查,取得有效問卷84份,實作結果發現固體油層次較明顯,而橄欖油和椰子油層次比較不明顯,品評調查結果也顯示酥油不管在味道、鬆酥、香味和層次都是最受歡迎的產品,教職員喜歡酥油與椰子油製作的蛋黃酥,學生最喜歡酥油製作的蛋黃酥;25歲以下與50歲以上族群喜歡酥油製作的蛋黃酥,25~50歲族群較喜歡香氣重的蛋黃酥如酥油、乳瑪琳與椰子油,其研究結果將提供給烘焙業者及後續研究者作參考。

硝魂使者-NO2性質探討與偵測

本實驗中我們找到NO2(g)的偵測劑:Griess reagent。其吸附NO2(g)會產生偶氮化合物而呈玫瑰紅色。並且發現NO2(g)在不同濃度下具有不同的反應選擇性,但NaNO2(aq)並無此現象。即過量NO2(g)可以根據其反應條件,調節其所產生的反應。 因為Griess reagent可以檢測亞硝酸鹽含量,而食品中常添加硝酸鹽用以增色、防腐與抑制細菌生長,所以我們取各式樣本推算其硝酸鹽含量。發現各樣品中自然存在的亞硝酸鹽很少,大都以硝酸鹽形式存在。 我們也發現蔬菜樣品放置越久,其所含的硝酸鹽會快速增加,推測可能是由於細菌產生硝化作用所致,只要隔絕細菌的作用,就可避免硝酸鹽的大量產生。 為了方便偵測、保存和攜帶,我們將Griess reagent製作成各式偵測劑,可以更簡易的偵測氣態的NO2與水中的亞硝酸鹽。

致勝密碼

所謂的Nim-like 遊戲〈(N1,N2,…,ND) , Cond ; X , Y〉,指的就是:兩人輪流在一堆或二堆(以上)的石子中,在符合條件的狀況下,每次只能從其中的一堆裡面拿取石子,取完最後一顆石子的人贏。例如:N1=5、n=3、在cond(1)的情況下,為僅有一堆石子,共5 顆,條件是一次最多能取3顆的Nim-like 遊戲。本篇作品定義了三種不同的條件,此三個條件可以任意搭配cond(1):取石子範圍從1~n。cond(2):取石子範圍從1~m。cond(3):取石子時不可和前一個人取相同的石子數。在這三個條件限制下,對於Nim-like 遊戲呈現出豐富的變化,引起我們的好奇,不同的cond、石子數、以及堆數皆會產生不同的效果。因此,嘗試以此主題做研究,探討Nim-like 遊戲的性質與現象。

環「徑」變遷

本研究主要探討平面上給定三角形ABC及一點P,所連出三個三角形PAB、PBC、PCA與ABC的外接圓半徑之關聯性。 首先,P為ABC外接圓上異於頂點之點或垂心時,三個連出的三角形的外接圓半徑與ABC的外接圓半徑相等。 接著,延長ABC的三邊分平面為七區,討論三個半徑和的最小值及此時P點的位置,並證明出: 1.非正三角形三徑和的最小值僅會發生在兩區。 2.若ABC為非正三角形的銳角或直角三角形時,在ABC的內、外部各有一點P,使得三徑和最小。 3.若ABC是以A為頂角的等腰三角形,當A114度,使得三徑和有最小值的兩個P點皆在ABC的外部。