全國中小學科展

數學科

有"機"可呈~揭開無理數的神秘面紗

逛夜市時看到有人在射飛鏢,我們突然想到,如果飛鏢射中每個點的機率都相等,那我們是不是可以由射中圓的機率,及外圍的面積來推知圓周率呢?我們先後進行射飛鏢及擲黑豆的實驗發現,實驗過程都不夠隨機而宣告失敗。於是我們以解析幾何的方式將實驗的樣本空間座標化,然後用EXCEL 試算表的亂數製造隨機點,並判斷隨機點的落點。 我們共製造了109個亂數數對,由所得數據分析π的近似值為3.141607304。 我們並進一步實驗發現當短軸的長度固定時,橢圓的面積與長軸的長度成正比。進而推得橢圓面積為 1/4 ×長軸×短軸×π 透過實驗我們也發現,邊長為2r 的正立方體最大圓柱、球體、圓錐體積比為3:2:1。並進一步推得半徑為r 的球體體積為 4/3 r3π 此外,我們思索幾個可以再深入探討的主題: 1. 三角函數Sinθ 的近似值。 2. 對數表的製作。 3. 無理數逼近速度及準確性的探討。

梯形中的多重縮放關係

本研究對於過梯形對角線交點平行於上底的平行線,以雙光源的方式探討此平行線與上\r 下底所構成的比例線段的關係,並藉由過對角線交點,作平行線的方法,重複構造梯形,以\r 探討這些平行線所構成的比例線段的關係。並進一步探討正多邊形縮放的比例線段間的關\r 係,以及多邊形縮放的比例線段間的關係。\r 本研究發現:\r 一、 對於梯形ABCD,AD//BC,AD<BC,由雙光源所構造的比例線段關係式為:\r 1/a1+n-2/a2=1/a3+1/a4+1/a5+1/a6+......+1/an-1+2/an\r (AD 為a1,BC 為a2,AD 與BC 之間的平行線為a3、a4、a5、a6、a7、a8…an)\r 二、 將外層正n 邊形,藉由光源法(光源置於其外接圓圓心)將其縮小為內層相似正n 邊形,\r 再用雙光源方式將其放大為中層相似正n 邊形,此三個相似正n 邊形的周長(S 大、S 中、\r S 小)所構成的比例關係式為:\r S中/S大+S中/S小=2(定值) (S 代表周長)\r 三、將外層n 邊形,藉由光源法(光源置於圖形內部)將其縮小為內層相似n 邊形,再用雙光源\r 方式將其放大為中層相似n 邊形,此三個相似n 邊形的對應邊所構成的比例線段關係式\r 為:\r b1/a1+b1/c1+b2/a2+b2/c2+b3/a3+b3/c3+...+bn/an+bn/cn=2*n

面具下的拿破崙三角形

在浩瀚的海洋當中有一個神秘的百慕達三角洲,那麼在數學幾何當中是否也有神秘的三角形呢? 在課堂上,數學老師提到拿破崙不只是軍事家而且也算是數學家,他在數學史上留了一個以自己為名的三角形定理,名為拿破崙三角形定理。當看到此圖形〈圖一〉,幾何當中有如此神秘的圖形,因而興起了對此圖形深入研究的慾望,也是讓我們自己對數學有更深入的了解。雖然它是簡單的幾個三角形與線段所組成的圖形,卻是個富含許多創意與深思的幾何圖形,讓我們不由自主的陷入其中。

碎形的~相似圖形的規律探討

我們一開始從雪花繁複又有規律的圖形得到靈感,並尋找了一些水結晶成冰、霜的圖片,發現其形狀雖然複雜,但皆同時具有「相似」及「無限規律」的特性。因此便以這兩者為方向,找尋符合此特色的圖形進行討論及研究。其中我們將它們分為兩個單元:(一)不斷向外/內延伸的內切/外接圖形;(二)相似形重覆以規則方式相疊的碎形。我們的研究方式是先以較簡單的內切/外接圖形為基礎,再針對一些參考資料上較常見的基本碎形圖案(如三角形相疊成為星形...等)進行演算。有了上述的經驗後,便可以開始對碎形的形狀等特性進行變化,進而製造出我們有特色的碎形,並探討其圖形間奇妙的關聯性。

公主如何救王子

今天上自然課,老師要我們作科展,我回家後就開始找題目來做,因為可以做的時間不多。我忽然想到參觀前年本校校內科展時,一個有趣的問題,裡面的內容大約鎚這樣的: 有一位落魄的王子在別國做錯事,那裡的國王要殺掉他,就為他出了一個難題,要王子和另外八個死刑犯站在一起,讓一位公主來數,從第一個開始,數到七,就殺死那個人,一直數,數到就殺,但如果最後剩下王子沒死,王子就可以回國。最後公主用智慧救了王子回國了。 當時我覺得他們解決這問題,如果犯人的人數隨便改,或改成不是七個一數呢?我記得他們每次都要從新算,而且要算很久,因此我認為他們並沒有研究出這類問題的一些關係,所以我就決定用這個題目來做這次科展的問題。

巴斯卡是否想到這個三角形

在高二學習複數時,我們由棣美佛定理: nεN(cosθ +isinθ ) n= cos nθ + isin nθ )導出 cos n θ與 sin n θ可用 cos θ及sinθ 之多項式表示。我們發覺他們的細數頗有規律,值得研討,因此就開始研究tan nθ與sin nθ+cos nθ展開式中,其係數間關係。

茶杯的表面積、容積的研究

上勞作課時,我的口好渴。忽然靈機一動,就用圖畫紙做個紙杯。根據平常的印象”茶杯的杯口大,杯底小,在平面上的圖形類似梯形。”於是,在紙上畫一個梯形,然後沿線剪下來,再把它接合起來。結果,做出來的紙杯,左瞧右瞧,都不順眼,再用剪刀慢慢修剪,使它像個杯子。可是心中又有個疑問:到底要做一個杯子,應該畫成怎樣的圖形才好呢?最後,只好把剛做好的杯子展開。啊!並不是一個梯形 ....。

複變數與多變數下牛頓法的討論

一般初微的教科書中都有介紹方程式實數根的逼近法,然而複數根則未見提及,而且書上所提出的收斂條件也不完備,因此引發了研究的興趣,希望藉此研究擴充已知的方法,使其能夠解決一般根逼近的問題。

神秘數列破解?階差數列的計算與推演的創意思考

想要運用已學會的<等差數列級數和>公式和所知,來破解一個神秘數列(階差數列)是我很感興趣的挑戰。在這探索中,我意外地發現了一個階差數列的計算與推演的創意思考方法──我暫時把它命名為<大小三角形排列>思考法!這方法具有視覺與圖形一目瞭然的特性,使我們可以僅僅利用到簡單的四則運算,配合上大小三角形排列計算,就可破解各類的神秘階差數列求和之問題!甚至,不必用到我們國中生所看不懂的'Σ'符號,就可破解一切難題! 用這大小三角形排列思考法,我進一步推導完成了<階差數列求和的公式>-也許我正在發明一個很重要的數學公式哦!這公式會使神秘又困難的階差數列求和的計算,變得簡單。請大家來一起看看我的創意思考過程,和這可愛的公式吧!

錐線的直徑求法與應用