數學科

七巧板是一個很好的學習教材，其中包含了幾種我們所熟悉的平面圖形，在探究圖形其性質之餘，我們發現在圖形組合中又可以演變出很多不同的形體變化，因此決定以七巧板作為我們研究發展的主題。從形體的組成要素探索，到兩兩配對組合能否形成鑲嵌圖形？再縮小研究範圍至正方形、長方形及平行四邊形等三種基本平面圖形，採用不同巧板不同塊數進行搭配組合成大小不同的三種基本平面圖形，再配合三種色彩及各種圖形轉換的技巧（水平翻轉、垂直翻轉、旋轉及交錯複製），創意出千變萬化的鑲嵌圖形基模，並且將這些鑲嵌圖形基模輸入電腦，利用繪圖軟體作大平面的鋪呈，形成一幅幅有創意的圖形，以做為我們美化居家環境的參考。整個研究中讓我們深深地感受到“數學即生活”，更讓我們體會到數學的唯美。

經由2Ｘ2、3Ｘ3、4Ｘ4、5Ｘ5、6Ｘ6等三點不共線的圖形，我們在找尋在ＮＸＮ的三點不共線的圖形，我們發現Ｎ為偶數ＮＸＮ的三點不共線一定會有線對稱圖形，但Ｎ為奇數時都不會出現對稱圖形。當在Ｎ為奇數時，ＮＸＮ的表格中的數字總合為 (1+Ｎ)ＸＮ，在ＮＸＮ每一橫列兩數相減的總合為 ２（Ｎ—１）。當Ｎ為偶數的方格中，ＮＸＮ的表格中的數字總合為 (1+Ｎ)ＸＮ，每一橫列相減的數必為奇數最大的奇數為Ｎ—１，且總合為Ｎ２/２。

將一副撲克牌中任意取出四張牌，以牌面數字為準，Ａ代表１、２代表２、3代表3．．．Ｊ代表１１、Ｑ代表１２、Ｋ代表１３。以得到的四個數字任意排列作四則運算（加減乘除），不限定運算符號之運用次數，但每個數字僅能使用一次，以此來求出２４。以系統的方法嘗試找出２４點所有的組合，並尋求其規律，為我們的研究的主要目標。

本文稱一個小三角格的三個頂角的方向和大三角形的頂角方向相同為上三角格或上三角形；而稱另一種為倒三角格或倒三角形。求解包含著任意一個小三角格的大大小小上三角形總數，我們簡稱Us。稱求解倒三角形總數為Ds。 （一）任意 1 單位上△MaNbLc 的Us=a×b×c (其中a,b,c 依次為直線M,N,L 的足碼。) （二）任意 1 單位倒△MaNbLc 的Ds=(a-1)×(b-1)+(a-2)×(b-2)+…1×[1+(b-a)]-w(上式中設 a1 到三角格最接近的頂點有p 個點，N1 到最接近的頂點有q 個點) Ds=p×q+(p-1)×(q-1)+(p-2)×(q-2)+…1×[1+(p-q)]-w (式中 q > p) 或Ds=(1+2+3+…+p)×q-[1×(p-1)+2×(p-2)+3×(p-3)+…+(p-2)×2+(p-1)×1]-w （三）漩渦區：在邊長單位數 n 為偶數時，落在倒△Mn/2 Nn/2 Ln/2 之內的任一倒三角格。求Ds 值時必須減去一個特定值，我們稱為w 值。其餘倒三角格w 值為零。同理 n 為奇數時，在倒△M(n+1)/2 N(n+1)/2 L(n+1)/2之內的任一三角形亦然。對此區域我們不知是否有什麼特殊專有名稱，我們稱之為漩渦區。 （四）漩渦區的 w 值特性： ＊n 為偶數時，第一圈w1=1+2,第2 圈w2=(1+2)+(1+2+3+4) 第 k 圈wk=(1+2)+(1+2+3+4)+(1+2+3+4+5+6)+…+(1+2+3+…+2k)=(1×3)+(2×5)+(3×7)+…+k×(2k+1) ＊n 為奇數時，第一圈w1=1,第2 圈w2=1+2+3 第 k 圈wk=1+(1+2+3)+(1+2+3+4+5)+…+(1+2+3+…+2k-1) =1×1+2×3+3×5+4×7+…+k×(2k-1) ＊漩渦區之外的倒三角格w=0。

本作品在探討2n皇后棋子放置在正方形棋盤及正三角形棋盤的規律問題，在擺放規則限制下，先確定棋子應如何擺放才會有規律性的存在，並將棋子位置坐標化後，依其規律探討出通式。 n×n階正方形棋盤依其規律可分成(6n-2)×(6n-2)階、(6n-1)×(6n-1)階、6n×6n階、(6n+1)×(6n+1)階、(6n+2)×(6n+2)階(又將n分成奇數與偶數)、(6n+3)×(6n+3)階(又將n分成奇數與偶數，其中偶數又分為偶數A組(n=4m-2, m≧1, nϵΝ )、偶數B組(n=4m, m≧1, nϵΝ )等六組型式(n≧1, nϵΝ )。 n階正三角形棋盤依其規律可分為2n+2階、2n+3階棋盤型式(n≧1, nϵΝ )。

從背九九乘法表開始，我們就對除法充滿新奇並也有份神秘感，在當時我們只覺得很不容易猜到商是多少？餘數是多少？ 到了國中，在課本中又發現要去判定是否兩數有因數倍數的關係時也是使用除法去算；但是課本中列舉了 2 、 3 、 4 、 5 、 9 、 11 等幾個不需要使用複雜而長的除法就可以知道是否會整除的計算技巧。 因此我們在想是否有較簡單而不複雜的計算過程，可以來幫助計算？所以我們決定對四則運算加以研究整理，期望能找出一些規則或方法來減少傳統運算上的不方便。

壹、 傳統鬼腳的化簡由 n 腳鬼腳的最簡節數必定小於或等於 n(n-1) / 2 節，判定絕大多數的鬼腳圖都應該先化簡再去取對應值。化簡鬼腳的工具有「代換版塊」及「化簡版塊」它們的交互運用可很有效率的將複雜的鬼腳圖化簡，最後再透過「棒狀檢驗」可以判斷是否已化到最簡了。貳、 新型鬼腳的發現與應用(一) 傳統鬼腳是一個一對一的函數，若將某一區塊的短節按照事先設定的方式加上單箭頭，這時可做分組抽籤之類的用途，也就是形成一個多對一的函數，若單箭頭加了太多，也有一套化簡的方式。(二) 上述的單箭頭鬼腳與傳統鬼腳在當鬼腳圖畫好後，對應的結果立即確定，不論遊戲者採用那一腳先走，但這是一個很糟糕的設計，因為下一群要玩鬼腳的人必須重繪一個鬼腳圖，這既浪費時間也浪費紙張。因此我們引進一種「不可追蹤的行走方式」，這能使採用不同的行走次序，即產生不同的對應結果。這也讓下一群玩此遊戲者，只要改變一下行走次序，即可重覆使用該鬼腳圖。(三) 上述單箭頭配上不可追蹤行走方式的鬼腳，並非對任意的行走次序都有不同的對應結果，本文中探討了各種各類的單箭頭陪列方式，如棒狀、V 字型、菱形、剪刀型、金字塔型、鑽石型………等，它們的對應結果種類數各有不同，其中只有「金字塔型」可完全充分的產生不同變化，也就是說行走次序一有更動，對應結果必不一樣。這使「重覆使用」充分發揮。(四) 傳統鬼腳為何會一對一，是一個長久以來存在著的一個謎，很多人有不同的解釋方式，不可追蹤的行走方式巧妙的解開了這個謎。環 保 鬼 腳§一個新函數的發現 §

因為讀數論的同餘方程時，看到許多一元二次同餘方程的解法，又在不定方程中遇到ax2 + by2 = k 這樣的題目，使我開始思考這個問題。

(一)在數學課裡我們學到「四邊形各邊長度固定，它的形狀和大小會改變。」於是心中產生了一個疑問：「四邊形的形狀和大小的改變，在何種情形下面積會最大呢？」\r (二)又學到「四邊形和三角形面積」這一單元，知道四邊形由兩個三角形構成，於是心裡想：「四邊形的對角線和面積是否也有關係？」。\r (三)我們想從最簡單的三角形來討論面積的大小可能和什麼有關係呢？

因為我們本身對幾何比較有興趣，加上我們在一年級寒假，曾經接受過學長指導，其中一部份是有關於費馬點，而學長當時教導我們的只有一些較基本三角形的費馬點，而學長又告訴我們說這可以應用於節省材料方面和日常生活中，於是我們決定從這方面探討看看，後來我們從上網或圖書館找資料，和從歷屆科展作品中找到有關這方面的著作，後來我們覺得這個題目可以試試，所以就決定從這方面著手研究研究。