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數學科

格格「有路」:點數 面數-線數=1?!

生活中隨處可見數學的美與它的影響力!學校停車場地是我們每天上下學必經的場地,原本熟悉、平凡到無奇,想不到可以從一個簡單的問題中,透過不斷的追問、觀察、發現與驗證,進而確定其中數形的變化規則,而且我們還發現這些有規律的平面圖形結構,其間的(交點數+單元凸多邊形面數-之間相鄰的邊數)竟然都等於定值1!想不到課堂上所學的數學知識,真的非常有用,幫助我們快速又準確解決看似複雜的趣味難題。

你知我知天干地支~農民曆年

因為南投縣是淳樸、有人情味的縣市。大多縣民都以生產農作物為主。所以農民曆是許多人必備的字典。想探討中國古代如何紀年?並解決歷史課的年份問題。希望運用所學的正負數、絕對值、倍數與因數關係及一元一次式等觀念,並試圖找出一套規則來轉換年份的方式。

亂石堆

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。

透視卡布列克怪數

若一個數字能從中間(偏前或後)的斷開兩個數,求其和再平方即為原數,稱卡布列克怪數,形如88209=(88+209)2、2025=(20+25)2。 我們選擇了拆末m位去列出一元二次方程式,分析公式解的數值關係。利用整除的概念去找同餘數,發現餘數的對稱性及單一性。 最後我們得到了拆末m位卡布列克怪數的所有個數與99…9 (m個)相異質因數的排列組合個數相同,而這些數皆為質因數任意組合後的倍數。 過程中,我們找到一份2005年第四屆旺宏科學金牌獎的資料,將我們的算法套用在她所提出的雷霆數,發現除了能簡化原作的計算技巧外,更和卡布列克怪數有相同的結論。 接著我們也去試平方和再現數,也是同樣。而這些特殊的結論,讓我們對這些經由不同方式回到自己的再現數更加充滿了興趣。

三角形等角、等截、角比例共軛點之推廣研究

本文透過齊次坐標研究三角形的等角、等截、角比例共軛點變換,其中角比例共軛點是全新主題,接著研究自創的Qn共軛變換。首先,我們證明三種共軛點「存在性」,並提出統整性定理「無窮遠點的Qn共軛軌跡為二次曲線S」與「S曲線上過三頂點切線交點的三線坐標」,透過前述定理證明無窮遠點關於"∆ABC" 的角比例共軛點軌跡是內切於其旁心三角形的橢圓,這是本文獨創發現。第二,我們一般化推廣「無窮遠點」關於"∆ABC" 的「Qn共軛點」為二次曲線及找出其判別式(橢圓、拋物線、雙曲線的判別式),並類推到「直線」關於"∆ABC" 的Qn共軛點軌跡為二次曲線及其判別條件。最後,本文討論更一般化情形無窮遠點及直線的Cremona變換。

摺出排列的奧妙-摺紙的規則與探討

紙條是一個日常生活都會隨處可得的東西,在這裡我們討論他們的性質,一方面是想要看看一個直線組成的圖形是否有任何的組合關係,當我們把一些數字化的資料整理過了以後,這個題目也已經有些成果了。

Crazy knights

據Guarini騎士交換難題,我們設計出156個瘋狂騎士棋盤,並以對應之節點圖形特徵決定騎士擺放位置、最多騎士對與最少交換步數規則。 一、騎士對交錯擺放有利於找到最少交換步數。 二、單一節點圖最多騎士對得到最少步數關係如下: 1.「環圖」與騎士對關係為「騎士對數量」×2+1 2.「非環圖」與騎士對關係為「騎士對數量」×3 3.當Vf=2且Vt=2,則 nPmm=3n 4.當V_f=1且V_t=2,則 nPmm=2n+1 三、臨時停駐點決定環上點數與騎士對的關係如下: (一)若點環上有臨時停駐點,則最大環點數與騎士對關係為 2n 。 (二)若點環上無臨時停駐點,則最大環點數與騎士對關係為 2n+2。 四、度序列可作為判斷同構圖的有效工具,但需參考節點圖特徵將分岔點與臨時停駐點的距離予以比對確認。

好一個「基因」— 十字型橢圓規的推廣研究

本研究中討論了橢圓規的性質,從中提出「對基因進行操作」的觀念,而先將圖形推廣至其他它二次曲線乃至一般曲線,發現其操作模式都和線性變換有關。接著,將反演變換引進操作中,考察其性質。最後,基於上述研究心得,對一些特殊的基因(如常數基因、直線基因、二次曲線基因)及特殊的幾何操作,例如三角形的外心、重心、垂心、內心,甚至費馬點之軌跡加以考察,而發現軌跡除了二次曲線外,尚有一些有趣的曲線。最後,我們也發展出三條線以上的斜角橢圓規或曲線規,而能附帶地以之設計製造美妙的圖案。

正n多邊形中的等腰個數這樣算!

此研究一開始從科學月刊中的七邊形之謎出發,先研究在正多邊形中黑點數為2的條件下能畫出幾個等腰三角形,其中我們透過觀察得到了一些性質,並證明出正n邊形2黑點的類型分別會有n(n-2)/2個等腰三角形,n為偶數;n(n-1)/2個等腰三角形,n為奇數。接著又證明出正n邊形3黑點的類型也分別會有n(n-1)(n-3)/4個等腰三角形,n為奇數;n(n-2)2/4個等腰三角形,n為偶數(不為4的倍數) ;(n2-5n+8)/4 xn個等腰三角形,n為偶數(4的倍數)。

最佳全翻位的探討

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。