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數學科

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

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。

從摺紙中談規律之美

將紙條的摺痕定義出「內」與「外」之後,探索摺痕所形成數列的規律性及紙條立起來後最後所指的方向。

探討整數三角形周長與面積的關係與疊合性質

本篇在探討整數三角形﹝指邊長與面積均為自然數﹞周長與面積成倍數關係的存在與否;由﹝ 6、8、10﹞的三角形出發,發現其面積與周長的數值相同,但這是否唯一?還是有限個?或以某種形式無限個存在?再拓展方向考慮p∙面積=k∙周長﹝p、k均為自然數﹞時的情形,更發現到面積值、s-c值﹝s為周長的一半,c為三角形最長邊﹞、p值與k 值存在某種巧妙的關聯。 至於整數三角形與整數邊三角形﹝指邊長為自然數但面積不為整數﹞的疊合與鑲嵌,以往前人在疊合的經驗上始終纏繞在整數直角三角形,即其高必為整數;卻忽略了高不為整數的情況。我們不但發現了它,更了解如何去找尋它。在疊合的部分,更以不同型式來呈現,而非千篇一律繞著直角的方向思維。

步步為營暗藏玄機

對n × n 正方形區域戰場及m × n 長方形區域戰場埋地雷, 找出能在戰場上埋地雷的最多個數, 而使得士兵埋地雷時不會把自己困死。我們藉由做出的數百張圖中做分析, 發現可以將n × n圖形之n值分為6 t、1 + 6 t、2 +6 t、3+ 6 t、4 +6 t、5 +6 t, t ?N與特殊型2 +1, s?N去討論;而在m× n圖形中, 我們仍將m、n值分類去討論。最後整理其相關數據與規律性的畫法再加以分析, 求得了在n × n和m × n情況的公式解和埋地雷的方法, 並推廣至圓柱側邊討論。

凸n 邊形等面積線段數量之分布探索

一、利用ΔABC 周界上一動點P ,作出等面積線段PQ,利用GSP 觀察PQ在ΔABC 內移動的軌跡,發現其軌跡形成曲線形狀。二、將ΔABC 座標化,我們利用等面積條件求出等面積線移動所形成的曲線,是PQ中點所構造出的曲線段(雙曲線之一部分),且共有3 條曲線段,形成內文所謂的「包絡區」。1.當P 點在包絡區內,則有3 條等面積線段。2.當P 點在包絡區周界上,則有2 條等面積線段。3.當P 點在包絡區外,則有1 條等面積線段。三、以三角形的研究當基礎,擴展到凸n 邊形,我們發現:等面積線段數量之分布,仍然與包絡區息息相關,且1.凸2m+1邊形最多有2m+1條等面積線段。2.凸2m邊形,必發生內文所謂的「換軌」。因此,最多只有2m-1條等面積線段。3.包絡曲線鎖分割出的區域,於相同區域其等面積線段數量相同,且相鄰兩區域數量差兩條。四、若凸n邊形有k個「換軌點」,則此n邊形過定點等面積線段至多有n-k條。

§雙三角‧終結者§

雙三角終結者是一種兩人對戰遊戲,兩人輪流在數個點之間連線 ,直到其中一方畫出終止圖形 、 (兩個三角形共邊),此人即成為輸家。在進行這個遊戲時,依照不同的型態進行排列組合及歸納,發展出不同的公式,經由公式我們可以預先知道最終條數。若結果不利我方,可以利用一些應對的方法來改變最後結果,進而取得勝利。也就是說從公式的角度出發,我們不用再一條一條的試畫便能直接找到最終連線數。不只便利更能迅速算出結果,甚至有些只要用看的就能得到答案。當點數過大時,用公式算比自已畫來得準確。 除此之外我們還發現了另一種簡便的『三角形觀察法』,此種方式就不需要分成上下來討論,在畫的時候也比較容易畫線,而且可以避免終止圖形的產生。

渾「圓」有「定」—從七圓定理到雙心六圓的推廣

本研究將從七圓定理出發,試圖改變切圓個數,探討共點的存在性;更進一步推廣「六個與兩內離圓分別均外切與內切的環切圓」之雙心六圓,探討其共點、共線、共圓及共錐等性質;研究有驚人的發現「當六個環切圓轉動時,其各類對應點連線之共點必為定點,且在連心線上。」推廣至不同個數的環切圓時亦成立;當兩內離圓甚至推廣至兩外離圓或是圓與直線時,亦發現其諸線共點、諸點共線、諸點共圓、諸點共錐等性質必成立。

天靈靈,地靈靈,鄰不鄰?

將『拉丁方陣』應用在日常生活中,設計在上學日中星期一到星期五各年級統一每天穿什麼衣服上學,才能讓人從遠方一眼可以判斷出小朋友是幾年級! 延伸此一概念,配合四角拼圖的規則,將組成正多面體的正N邊形各邊塗上顏色並且規定相同顏色的邊才能相接,討論其組合的情況。

面積最大值定點

此篇作品旨在探討兩動點P、Q同時由原點O出發,沿直角△OAB 的邊界運動,Q點以每秒1單位的速率順時針方向運動,P點以每秒v(≧1)單位的速率逆時針方向運動時,在P、Q兩點相遇之前,△OPQ面積的最大值為何?當面積達最大時,P、Q兩點的位置是否有特殊現象或性質。更進一步,將其推廣到一般三角形,當△OPQ面積達最大時,P、Q兩點的位置是否也有這樣的現象或性質。再者,探討在任意三角形中,以速率v為變數時,△OPQ的最大面積函數F(v)的圖形。最後,則將其推廣到正n邊形,其中n=4,5,6,8。