數學科

n盞燈排成一列，最初將某些燈點亮，在每次操作，將上一次未亮且其旁邊僅有一盞燈是亮著的燈點亮，並將原來亮的燈熄滅，欲找出一種亮燈方式，使得此n盞燈無論操作幾次，至少存在一盞燈是亮著的。本作品旨在研究n個燈直線排列的循環性質，並把排列方式推廣到環狀、矩陣及三維陣列。研究中我們發現一種特別的最短循環集型式，是由若干個全0子狀態列去串接基本型2循環集，形成複合基本2循環集，進而找出所有排列大小的2循環集。而「可逆性判斷法」與「l循環集建構法」可幫助我們探討各種循環集之存在性。最後，改變操作規則為「將上一次未亮且其旁邊恰有k盞燈是亮著的燈點亮，其中k=2,3,4 」。閃爍燈的循環性質可應用在各類流量之自動調節系統的設計。

我們延伸、拓展研究「方轉」摺紙，發現能摺出「N轉」的條件為：1.∠φ＋∠θi＝180°，2. 0<θ_i<α，∑i=1^n ai sinθi ≤2A，3.虛線要朝同一方向。我們也將實、虛線全平行的n個翼做線狀與網狀拼組，若1.翼的實、虛線共用，2.連接的實線長度夠兩個正n邊形可壓平旋轉 的空間，則能拼組「N轉」，其樣貌取決於正n邊形的形狀、大小、θi角度、連接的實線長度，我們可以依此設計製作，呈現具有規律性的數學之美應用於生活中。

函數圖形是以笛卡兒座標系表示，如f(x) = x2。圖中可得f( x)與x 的關係。如x = 0時f(x) = 0、x =1時f(x) =1…等，它們在座標上都有對應點表示(x, f(x))的關係。若f(x) = ?1 則 x 為何？可算出x = ±i。但如何表示呢（圖I-1）？

本研究取自一道2006年國際小學數學及自然科學奧林匹亞的題目：在無限大的二維表格中，依某種規律，將正整數1、2、3、4、…逐一填入每小格中，該題目問了3道子題。我解決了該題，之後我更改原題填數字的規律，得到一個新題目，也解決了類似的3道問題，不僅如此，對於其他類似填滿表格的方法，我在本研究得到的解法都可解決，使得我的方法具有相當的應用性。

在本研究中，我們探討n個小方塊可組成多少種一排至三排的多方塊。多方塊是一些將數個單位正方形以邊相連接而成的幾何形狀。而其中一項至今還未有人提出通式之性質、同時也為最重要的多方塊之數目，卻少人深入研究，或是以錯誤的方法求之。基於此原因，我們想探討和前人方法不同的多方塊組成求法：先由單排多方塊開始探討組合，再由組合公式、歸納法、賦值法、填補法、費氏數列等基本數學概念推導2、3排的多方塊組合。研究結果顯示多方塊組成確實可用組合及費氏數列表示，並由此方法探尋出每一排方塊的通式。我們希望不單只是探尋出通式、一般化多方塊組合數目，並由此更深入探討離散數學之概念。另外透過探討過程中，深入了解一些組合恆等式。

這是一份關於∑km的研究，研究過程中，我們希望能以幾何圖形來找出∑km的規律，我們透過圖形的翻轉，使得圖形翻轉後每一格數字之和皆相同，在算出個數，即能求出∑km的公式。

本研究深入探究了一道澳洲AMC題目：在n×n正方形方格中放置黑鼠與白鼠，使得每一隻老鼠周遭都有黑鼠也有白鼠，而且黑鼠數量最少。本研究探討了幾種不同策略，發現隨著正方形大小的差異，適用於不同的策略。

兩年前的一次下棋比賽，在討論下棋之餘，我們訂定了棋子進行的規則－「二一四二，逢陰補陽」，而有了『環遊世界一大圈』的作品。而這次的研究則是兩年前研究的加深加廣。「二一四二，逢陰補陽」這個規則是這樣的，「二一四二」說明第一步座標在（２,１）則下一步在（４,２），（６,３）…一此類推，「逢陰補陽」是因為棋盤沒那麼大，所以碰到棋盤的最右邊就跳回到第一排，碰到棋盤的最上邊就跳回到第一列。二年前，我們找出了所有可能環遊一大圈的棋盤，以及該棋盤中每一步環遊一圈的步數；今年我們再研究不能環遊一大圈的情形，也把每一步環遊一圈的步數找出。最後，更進一步利用統寄的方法，找出同一個格子數的所有棋盤，他們步數的相同點與相異處。

每行每列恰有m個格子填入1，其他的格子皆填入0的方陣，稱為m–(1,0)拉丁方陣。本研究要探討以下問題：求最小的非負整數a，使得所有n階的m–(1,0)拉丁方陣中，都存在一個k×k正方形，其內數字和不超過a。 藉由程式得到答案之後，再針對不同的n,k值討論。k整除n時可經由簡單的估計和構造得到答案，但k不整除n時，經由估計得到的上界，和構造得到的答案卻不盡相同，因此必須再配合壓界的方式得到最後的精確值。目前解決了m=1和m=2的情形，未來將繼續著手處理更一般化的結果，也就是當給定任意n,m,k時，都能得到答案。