全國中小學科展

高中組

L棋的人工智慧實驗

L棋士一種雙人對弈的棋戲,其互弈過程頗具思考性與深度,但其規則卻十分簡單。我們多次對弈後頗有心得,故想到利用微電腦以BASIC語言嘗試製作L棋程式,使電腦具有下棋的功能。

有關整變數多項式的定理

我們看看一個多項式 f(x)=X2-2x-2。首先以 ... -3,-2,-1,O,1,2,3… 等整數依次代入得一數列:…,13 , 6 , 1,-2 ,-3 ,-2 ,l…一再以此數列中相鄰兩項之差(後減前)得一新數列:… -7,-5,-3,-1,1,3 ……。到這,我們可看出此新數列成一等差數列,且公差為 2 。(見下表)經多次試驗別的多項式均有※之結果。因此我們便產生了一個疑問:對於∀f(x)εR(x),領導係數= an deg( f(x) ) = n,( n ε N ) ,其第 n 數列必成等差數列嗎?若是,其公差必等於an(n!)嗎?

洗「排」遊戲的數學模式

本文利用重排 (permutation) 、圈 (cycle) 及階數 (order) 等工具來探討102學年度國中基本學力測驗之中一個有關洗牌次數的問題。在研究過程中,我們定義了記錄撲克牌之排列的符號、洗牌操作σn1n2的重牌符號、重排的圈形式及洗牌次數ord(σ),並探討其相關性質。

叛逆的水流—茶壺效應之探討

因為水??出管口時在速?過慢或??過小時,會產生水逆?的現象,也就是所謂的?壺效應,因此本文將探討?同變因對?壺效應的影響。首先製作自製鐵架,以方?實驗的進?,探討?同傾角、管徑、黏滯係?、?角、表面張?、曲?對?壺效應的影響。結果發現:傾角越大則恰產生回?時的水??也會越大,且大致成一個三次函?圖形;並驚訝的發現,口徑大小與水??大小幾乎沒有關係;而黏滯係?越大的溶液越容?回?;增大?口角?則??回?;表面張?幾乎?影響;而曲?半徑越大時,也越容?發生?壺效應。由生活中發現,市面上的水壺傾角都約60 ?,與本研究結果相吻合。再對實驗?據進?函?關係之分析,導出傾角、管徑、黏滯係?、?角、表面張?、曲?和??之間的關係。期望能結合日常生活用品,?低水逆?情況的發生。

蘭陽地區地下水含砷量及除砷法的研究

南部地區曾有嚴重的烏腳病病例,而在我們所生活的環境一宜蘭,也有疑似島腳病的病例,因此我們想調查宜蘭縣的地下水是否也有砷的存在。如果有的話,和井的分佈狀況,地理環境是否有任何的關係。並進而嘗試著去研究如何降低砷的含量,以最簡便,最經濟的方式使水中的砷降至最低,而使其符合飲用水的標準。

壁癌的秘密

壁癌,建築學上稱之為白華現象,是生活周遭處處可見的建築體問題,其發生歷史悠久,地域廣泛,至今未有十分完善的解決方法。細究其發生過程雖然複雜,基本的生成原理卻是建材縫隙毛細滲水過程中,水、空氣、鹽質的交互作用下,一種耐人尋味的成分晶體析出現象。本研究將自毛細滲水與離子晶析的觀察角度出發,廣泛取樣生活中實際混凝土材料自製簡易試體,對此現象進行詳細的試體模擬探討,主要分為兩大部分:第一部分將藉由改變材料與滲透水等的各項性質,針對可能影響其滲水現象與晶析環境的諸多變因進行實驗模擬,晶析結果歷經晶析觀察與EDTA滴定分析,配合實驗過程中的監測資料,以求得白華現象與各項因子間的相互關係;第二部份將針對混凝土凝合原理,自行設計微量拌和添加物,以改良材料降低其滲水性,進而達到防癌效果,初步研究發現添加界面活性劑極具成效,以期對壁癌問題能提出具體而有效的結論與建議。

根的同次冪之和與係數之關係

在一元n 次方程式中,其根與係數在在一種密切的關係。例如:若一元三次方程式 x3+px2+qx+r =0之三根αβγ則α+β+γ=-p αβ+βγ+γα=q αβγ=-r這些都是根與係數的基本關係式。由於對稱式基本定理「每一個對稱式皆可表為耀本對稱式之多項式」(證明請參閱高中數學實驗教材 自然組第六冊第 96 項)所以我們可以將根之任何對稱式表成其係數之關係。

空氣清淨機和光觸媒對室內空氣中微生物之滅菌效果

在2003年SARS的衝擊之下,坊間出現了許多聲稱具有抗菌、去污、防塵,甚至消滅病毒效果的產品,例如:光觸媒,空氣清淨機。根據文獻資料顯示,光觸媒可以滅菌,達到清淨空氣的效果,但我們希望能更進一步的經由科學的驗證了解,它們的殺菌功能究竟為何。我們在空氣清靜機的濾網上噴灑光觸媒;另外由於紫外光激發光觸媒的效用較強,我們也同時使用UV 燈照射濾網,作為對照組。我們將實驗分為使用空氣清靜機a.濾網 b. 濾網+UV燈 c.濾網+光觸媒 d.濾網+光觸媒+UV 燈。共有5個採樣點,包括:居家客廳及臥房、實驗室、補習班、辦公室。經培養之後,計數細菌與真菌之種類及數量並分析數據以進行討論與結論。根據實驗所得數據分析,發現:一、空氣清淨機之效能應考慮其使用空間之大小二、整體而言,在空氣清淨機的濾網上噴灑光觸媒,其效果並不顯著優於單純使用空氣清淨機時

Helix 天線的設計對接收功率的影響

在現在這個通訊發達的時代,天線可說是隨處可見,如最常見的便是電視天線以及 FM天線、汽車天線等等。以前我們雖然對它有很濃厚的好奇心,但卻沒有機會想要如何去研究它。前一陣子恰好在物理課程中談到了波動學,使我們連想到空間中的電磁波,便引起了我們研究天線的興趣。同時在自由空間( Free space )中做信號發射及接收的實驗在目前的科展主題中似乎還不多見,這也讓我們更加冀望能接觸這個領域。 我們參考了市面上的無線電界雜誌,以及其他相關的書籍,而設計了這個實驗。

以Hα、K-Line、UV、Soft X-ray波段太陽影像試求太陽光球層之上的徑向較差自轉

本研究以網路上Soft X-ray、UV195 A、Hα、K-Line波段太陽影像和MDI太陽影像上黑子、光斑經度位置的逐時變量,試求太陽自光球層以上各層(光球層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕層)是否有越高層轉速越慢的現象?在求黑子、光斑位置方法上,曾利用1.傳統方法以太陽面經緯度圖套量列印的觀測圖;2.掃描太陽面經緯度圖→透明化→套疊網路提供的太陽影像,於螢幕中讀出位置;3.由PhotoShop軟體讀出黑子、光斑位置,再以(1)台北市立天文科學教育館和Peter Meadows提供的黑子位置計算程式;(2)在EXCEL軟體中套用日面座標等公式來求。結果:1.在大量觀測圖的位置量取上,用3.(2)方法較省時、省紙墨,且誤差減小。2.在徑向較差自轉的探討上,不管在哪個緯度,自光球層以上都有各層轉速不同的現象(徑向較差自轉現象),但並非越高層越慢,而是在大部分緯度處呈現 光球層高層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕低層 (加速或同速或減速)→減速 → 加速 的快慢交替現象。