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數學科

拈系列數學遊戲的研究 

我們整理了拈的最基本問題。並對拈的變形問題「k倍拈」(有n顆子,n>1,A、B輪流拈子,A先,A首次不可全拈,之後兩人每次拈最多為對手前次拈的k倍,拈最後一子勝),得到了完全解答,令a1=2,a2=3,…,ak=k+1,且(對於n>k,令an=an-1+am(k,n),其中am(k,n)是a1,a2,…an-1中最小的滿足≥[an-1/k]的項,此處[x]是x的天花板函數,亦即,不小於x的最小整數),則當開始時的全部子數為a1,a2,…an中的任何一項時,後拈者有必勝策略,否則先拈者有必勝策略。特別地,當k=2,3,4,5時,的遞迴式相當簡單。

魚與熊不可兼得?!

本研究找出三大主要定理討論拼圖遊戲中板塊形狀與圖形的排列數: 一、 定理一:完整矩形空白板塊排列數﹝(模組類型)2-點對稱模組﹞÷2+點對稱模組。 二、 定理二:當有A、B兩種不同形狀板塊,A板塊有m個、B板塊有n個,計算兩板塊圖形總排列算式=(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)。 三、 定理三:可從三大限制條件→點對稱圖形、2I並列、bf之5P,觀察(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)在計算板塊圖形排列數是否重複計數。 四、 目前努力全盤掌握拼圖遊戲中只有一組解的命題方式,但當我們改變遊戲條件,如板塊形狀的改變或調整圖形的數目比例,卻能突破只有一組解答的命題限制,同時提升板塊圖形排列的總數。

發現三角形「比例點」─歐拉線上又一點

本研究探討三角形的「比例點」。已知∆ABC,定義「比例點」是滿足比例式PA:PB:PC =BC:AC:AB的P點。研究過程得到作出比例點的方法,並討論三角形的比例點個數、位置及其性質,最後發現三角形的比例點會在歐拉線上,並與三角形的垂心、重心、外心之間存在特定關係。

球場下的沉思─三角戰術

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。

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。

曆曆在目

教室的月曆一個月一個月的抽換,代表時間流逝,對甫上國中童心未泯的我們,激起了對數學的好奇!撕下的月曆是否有特別的玩法?月曆上的數字配上新學到的一元一次方程式,激起了數個遊戲的火花。在遊戲一中,月曆上圈出任何十字型的五個數字和有何規則。遊戲二中,在月曆上隨意選出一個 4×4 的區塊,在從這個 4×4 的區塊依序選一數後便將和此數字同行同列的數字刪除,直到 4×4 的表格僅留下四個數字,尋找留下的數字總和有何規律。遊戲三中,找出一個 4×4 的區塊中,並在表格上方及左方填入 4 個數,將遊戲二的規則運用到此表格中,尋找留下的數字總和有何規律。

城式尋堡

本作品旨在研究一道塗色問題:在一個m×n的棋盤中對任意格子塗上黑色,相鄰方格(有共同邊)不同時塗色的所有方法數。過程中,我們運用二維的城堡多項式的概念來進行研究。首先,我們推出1×n、2×n 單色及1×n多色的方法數及公式。再來,我們嘗試估計m×n 單色及多色著色方法數的上界及下界。接著,我們針對它的一些性質做討論。最後,我們用程式跑出答案,並印證我們的推論。

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。

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。

接二連三–continuing number之探討

本研究旨在探討一個正整數的連續數字和表示法與該數的因數有關,在研究過程中,我們先針對最基本的問題:給定一個正整數p,如何分解成d=1及d=2的連續等差數字和,利用等差級數公式中奇偶性的關係導出結論,並以代數推導出快速尋找所有分解方法數;接著將其推廣到任意公差d,假設p=m+(m=d)+(m+2d)+(m+3d)+...+n且m、n、p∈N 可得:2dp=(n+m)•(n-m+d),令{a1=n+m, a2=n-m+d,則2dp=a1•a2且{n=(a1+a2-d)/2∈N>1 m=(a1-a2+d)/2∈N