數學科

本文進行最佳全翻位的研究。所謂「全翻位」係指 N 枚正面朝上的硬幣，每次將其中 M枚翻面（M≦N），若干次後，使所有 N 枚正面朝上的硬幣，全部反面朝上。本文的目的除了作全翻位的研究，亦企圖找到如何以最少次達成全翻位，亦即進行「最佳全翻位」的研究。更有進者，我們最終完成「包含所有狀況」（即針對任何 N 值及 M 值）的最佳全翻位研究。在我們的研究中，作者針對最佳全翻位，將所有狀況歸納成 5 種模式，並詳列各種模式的使用時機及操作模式，並且推導出 5 個最佳全翻位的公式，分別對應 5 種模式 7 種使用時機。研究的過程雖曾遭遇不少難題，然而能完成這份完整的報告，委實令人感到興奮，也期望對數學教育有些許貢獻。

數學課裡，解題「大半圓中有小半圓的弧長問題」時，我們發現不必逐一計算每一個小半圓的弧長，只需計算最大半圓的弧長即可。我們從計算「圓弧長」的題目中，探討如何在一個半圓中尋找一條曲線，這條曲線是其它弧線的組合，使其長度和與該半圓的弧長相等，不包含直徑或直線部份，此曲線有何規律性，最後我們獲得3種基本的規律，且第3種規律性可適用於任意角度分圓的一般情形。

本研究主要是在探討平面上任一點對三角形三邊所在直線投影或反射後的點所連成的第一垂足（反射）三角形之性質，我們試圖對此垂足（反射）三角形作重複的動作，造出第二垂足（反射）三角形，如此反覆地進行下去，觀察它們與原三角形之間的關係，以及起始投影點的變化，並找出其規律。內容包括： 一、第一與第二垂足（反射）三角形是特殊三角形（等腰三角形、正三角形、直角三角形、相似三角形）時，起始投影點的所在位置。 二、歸納出第n垂足（反射）三角形的循環性、互換性與相似性。 研究過程中發現許多與本研究相關的著名幾何性質，如費馬點、布洛卡點、等動力點、阿波羅尼斯圓…等，也得到許多漂亮的性質，令人讚嘆古典幾何之美。

文獻[1]中有一道趣題，作者給出了n=5，N=n2=25的3組解，及其中一組解所對應的幾何圖形。本文分兩大方向去討論： (1)n為奇質數時，將原組合遊戲轉換成捷徑圖，發展出一套策略，找出了文獻[1]的3組解及對應的序列等角多邊形，並利用策略解出了n=5，N=24、N=20；n=7，N=49的解。 (2)n為偶數時，因不可能滿足各頂帽子的總和均相等，轉而由幾何觀點出發，利用等角多邊形的性質，搭配偶數邊求解的策略，找出偶數邊的序列等角多邊形，並修正文獻[2]中偶數邊序列等角多邊形的觀點，重新賦予偶數邊組合遊戲的意義。最後針對規律解做推廣，求出n為奇數，N=n2、N=n2-1及n為偶數，N=n2/2、N=n2/2-1的規律解。

本研究主要是以生活中的數學遊戲為研究題材，透過基本的面積、排列、組合、機率等數學觀念，以美國職籃、傳統足球和躲避球比賽的相關概念為研究起點，探討在球賽中如欲提高贏球的機率，攻擊者該採取什麼進攻策略，而躲避者站在哪個位置最安全等探討，以分析出球賽中的獲勝祕訣──本班自創的「三角戰術」。最後，再將想法延伸至套橡皮圈的釘板遊戲，比較兩者遊戲方法的相異之處。

在方格紙上的方格點是否可連成正三角形是一道蠻有趣的問題;這個問題牽扯到有理數與無理數的關係,藉由兩種正三角形面積的算式,可以很清楚看出矛盾之處,並從代數中驗証幾何性質,幾何上的直觀不見得代表其正確性,更須以客觀精準的數據來輔助；除此之外，將正三角形條件放寬,以代數的基礎逐一探討其可能的情況。

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。

本研究是為了可以將不規則形做簡單的改變，使它變成容易計算出面積的正方形。而若要將多邊形變為正方形，就必須將它平方化。我們製作出長方形、三角形、梯形、圓形、新月形、星形等圖形平方化後的結果。 拜賜科技的發展，電腦已能使各位可以輕鬆地計算出任何圖形的面積。以前的幾何學家利用尺規作圖繪出一維圖形(直線)與二維圖形(圓)，但卻一直無法繪出如拋物線的複雜圖形。另外還有一個很大的問題存在，那就是面積的計算-----平方化的問題。一種將圖形切割後化為正方形的方法，可使面積更易算出，不須使用其他圖形的面積公式，若能做出這樣的圖形則稱此圖形為「可平方化｣或「可正方化｣。

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。

生活中的各種小東西中都隱藏著一些規律的數型關係。有一天，我們在偶然的巧合下\r 看到小學MPM 上的一個九九乘法表，仔細一看，發覺裡面各數字間的排列有規律性，\r 和我們之前學的數型關係及現在學的等差等比數列很有關係，於是激發了我們的好奇\r 心，在數學老師的指引下，開始研究有關「級數」的東西。