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數學科

順逆循環、等間隔取項所成序元列之n維序組列的相異序組數探討

我們先對幾個專有名詞作定義:(1)序組列:將序組依一定規則排列。如(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (4, 5), (3, 6), (2, 6), (1, 5)…。(2)第i序元列:將序組列中的第i序元獨自看成一數列。如上述序組列的第一序元列為1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1,…;第二序元列為1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 5,…。(3)原生數列:先設定生成元個數m, 再將生成元1, 2, …, m不斷作順逆循環排列而得的數列。如1, 2, …, m, m, …, 2, 1, 1, 2, …, m, m, …,2 ,1, …。(4)間隔d取項:先設定間隔數d, 再從原生數列第一項開始, 每隔d項將之取出形成一新數列的動作。如原生數列為1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 5, 4, 3, 2, 1, … 時, 間隔3取項1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 5, 4, 3, 2, 1, …, 得到新數列為1, 4, 6, 3, …。現依以下規則構造一n維序組列:獨立設定各序元原生數列的生成元個數mi , 再設定間隔數di取項 , 得到的新數列當作各序元的序元列。本研究探討此n維序組列會出現多少個相異序組?又將各序元列的起始項改成不是1時, 結果如何?

「蜂蜂」相連

一般貨櫃船的甲板形狀由曲線所組成,而貨櫃的形狀則固定為長方體。今將貨櫃形狀改變成自然界中的規律形狀——「蜂窩」(正六邊形),並且將貨櫃船甲板形狀簡化後,試著找出可載運最多貨櫃的排列方式。

一點破萬線

曾有同學提出疑問:如何在三角形內找到一個到三邊距離總和為定值的點?嗯 … 「內心到三邊等距。」「平行線間距離相等。」「交軌法?不對,與 『 三 』 邊應該沒有關係。」雖然眾口議論紛紛許久,問題仍然是一團迷霧,這些想法是樣樣有道理,卻個個行不通,使我不禁在課餘時間多看它兩眼。究竟,這問題是否有撥雲見日的一天 … ?

截斷鐵三角-平行與垂直的作圖異想

本研究有兩個研究問題,一是『三平行截線共點問題』,即考慮三角形兩邊上各找一點後連線並平行第三邊且此三線共點的特殊情況、二是『三邊垂線共點問題』,即研究三條垂直三邊的直線且交於一點的特殊情況。每個研究問題均包括探討三線共點的條件,並且在特殊作圖規則下,討論具有等量性質的定點以及特殊定點的應用。平行截線共點問題之研究結果提供重心、內心、傍心及垂心作圖的新方法,亦將內心的概念推廣至擬似內心,並推廣中線及半周長連線的概念。在垂直線共點問題研究中,本研究彙整外心、內心、擬似耐吉爾點及三等分周長點的共點關係,並深入探討截線段長度的各種關係。

*公主的抉擇-數的規律*

一、在高一數學第一冊中,第三章的內容是等差與等比數列,由此我們可了解有許多數列都具有其一定規律,可用遞迴關係式來表示,甚至可進一步求出其一般式。我們經由簡單的小遊戲而產生的數據來討論,看其是否有特定的規律,並藉此規律去尋找出特定的公式,或者是根本沒有規律可循。二、我們經由簡單的例子出發去尋找規則,再作一連串的試驗、思考、推論,求出其遞迴關係式,並以各種方法嘗試找出一般式,使我們可更簡單容易地求出我們所要的目標。

四堆石頭

在四堆石頭的遊戲中,利用五年級上學期「整數的四則運算」「 結合律」、「分配律」「因數與倍數」中的質因數分解,及利用五下的「如何解題」引進未知數進行解題策略,使四組數字皆成為其總和的平均數,並藉由四組數字的數量關係,歸納出移位時所需的最少次數。

排排看

有 x 瓶牛奶,要排在 n×n 的正方形牛奶箱中,要如何排,才能使得牛奶箱中的(1)每行每列皆為奇數瓶(2)每行每列皆為偶數瓶(3)行列中一邊為奇數瓶,另一邊為偶數瓶。要回答上述的問題,可實際上去排一排,或經由解聯立方程式,得知行列瓶數的組合情形,再去排列。除此之外,是否可找到一種不經由解聯立方程式,就可以操縱排牛奶瓶的方法?此為本研究的目的。最後再進一步推廣到長方形。

莫忘初衷–競賽圖中的環形多邊形之個數探討

莫忘初衷–競賽圖中的環形多邊形之個數探討」是一件在圖論領域中嶄新的作品。研究過程中,首先使用了不等式求出極值所在;再利用組合學作為研究工具;更自行定義了名詞,讓推導過程更順暢;最後也成功得出了許多結論和公式。研究中使用了許多高中生便能理解的方法,解開了一道看似複雜的題目。為再次驗證研究的正確性,更親手使用C語言,設計、撰寫了一套程式,用深度優先搜索(Depth First Search)求出任意競賽圖中環形多邊形的個數,而經過無數次重複驗證後,更再次證明研究最後得出的結論和公式的無誤。

循規蹈矩

本文是從都市更新的新聞聯想出來的數學問題,在兩條互相垂直的道路中,如何找出過道路的東、西、南、北各一個點的矩形,而矩形的最大面積為何?透過動態模擬,成功解決這個問題並研究一些有趣的結果。

直線絕對值方程式研究

在本文中,我們針對三條直線加了若干絕對值的方程式所形成的圖形,做了詳細的討論,並對封閉的圖形特別有興趣。發現方程式L3+α|L1|+β|L2|=0的圖形若為封閉圖形,必為凸四邊形,也證明了所有凸四邊形皆可以被上述方程式唯一表示,方程式L3+α|L1+β|L2||=0的圖形若為封閉圖形,必為凹四邊形,也證明了所有凹四邊形皆可以被上式唯一表示,而方程式|L3|+α|L1|+β|L2|=k的主要封閉圖形為凸六邊形,及花瓶凹六邊形。最後,方程式|L3|+α|L1+β|L2||=K的主要封閉圖形為狐狸凹八邊形,以及貓臉凹六邊形,還有可能是三角形,並証明了此方程式的圖形為三角形時的條件。並且關於係數α、β對圖形的影響,以及三條直線L1、L2、L3 在方程式的圖形中所扮演的角色,在理論上做了盡可能的探討,並以GSP軟體動態模擬呈現。