全國中小學科展

數學科

積木與級數

我們發現 l+ 2+…+n=n(n+l)/2這個公式可用下列這種積木堆積方式證明:我們先將其式子看成如下的積木排列數:如〔 圖(一)〕 這時,我們將另一塊形狀大小完全相同的積木組合,與圖(一)疊合如圖(二)。 ∴很明頭地,疊合成的積木組合為一矩形,積木數 2S=n(n+l) ∴S=n(n+1)/2 即 l+2+…+n=n(n+l)/2

誰來「角」逐--剖析四角拼圖的拼圖原理

四角拼圖是由九張一樣大小的正方形卡片所組成的拼圖,每張正方形的四邊有不同圖案的半邊, 可與其他卡片的另半邊接成一張完整的圖片, 最後拼出3 ×3 的拼圖。卡片上的圖片種類可重複,四張半邊的圖案排列方式也不盡相同,故一副拼圖可能有一種以上解。我們設計了以下三大類拼圖:一、 3 × 3 的拼圖有兩種圖案, 每張卡片含二種圖案的同半邊。二、 3 × 3 的拼圖有三種圖案, 每張卡片含三種圖案的同半邊。三、 3 × 3 的拼圖有四種圖案, 每張卡片含四種圖案的同半邊。在此研究中,由調整卡片中的圖片多寡和其排列的方式,探討這些因素對拼圖解的影響( 多寡、特性)。同時也從原始的拼圖方式, 研發更有條理與完整性的拼圖方法。

格子點的錯視全滿

本研究的內容關於:在一個三維的立方格子點(請見名詞定義),在其中連接格線,使得從每一面透視,行與列都被填滿格線,我們稱為錯視全滿。 我們想要找到達成錯視全滿的方法、方法數與旋轉下的相異方法數…… 對所有 n 立方格子點,我們得出以下的結果: (一)達成錯視全滿至少需 3n 條格線,且必有 3n 格線達成的情況。 (二)收集 n 錯視點集合中所有點的骨架,必達成錯視全滿。稱為錯視解。 (三)用 Burnside 定理製作程式,計算「旋轉下相異錯視解數」。 (四)使用 Burnside,計算「旋轉下相異錯視解數」的一般式、遞迴式。

魔方戲法我會變

二上數學課本綜合應用三(第 70 頁),有一練習題, l 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、 9 九個整數中,那三個整數加起來會等於 15 ,你能寫出幾種? 我是用 1 + 9 + 5 = 15 、 6 + 8 十 l = 15 …… 等多種不同的加法,可是卻發現和同學們的寫法不太一樣,我們都覺得很奇怪,就請問老師,經過老師的詳細說明,大家才知道,原來這一題的答案是有很多種不同的寫怯,不是單一固定的。我們對這些像魔術般富有變化的數字遊戲,都很感興趣。因此,在同學們的渴望求知、老師的鼓勵,又配合本校校刊一數學遊戲的有獎徵答,大家都很熱烈的參與討論,於是就請老師指導我們做有趣的魔術九方格數字研究。

打破有限的禁錮---Xm=Xp無限解之策略研究

何謂無限解?若n位正整數B ,滿足xm xp mod 10n,則稱B 是xm=xp的n位數解。例:2494=3844124001、2492=62001,所以249為x4=x2的一個三位數解。當n→∞時,則稱B 是xm=xp的一個無限位數解,簡稱為無限解。本研究主要在探討方程式x2=x、x3=x、x4=x、、、、xm=x、xm=xp無限解的規律性及各方程式無限解的個數,並加以證明。幸運地,我們利用任意數次方後其個位數每四個循環一次的特性,藉由整數論定理的推導,並佐以Mathematica軟體輔助計算,得到以下令人振奮的結論!在Xm=Xp的無限解中:(1)若m-p+1為4k-2或4k(即m-p+1為偶數)k N,則其必僅有兩個無限解。(2)若m-p+1為4k-1,k N,則其必僅有七個無限解。(3)若m-p+1為4k+1,k N,則其必僅有十三個無限解。

三角形的內切橢圓有多少

在“數學傳播”第 18 卷 3 期( 55 一 65 頁) 『 三角形的內切橢圓 』 一文中,我們探討了三角形的內切橢圓的一些有趣性質,也留下了一些當時未能解抉的有趣問題,我們想嘗試找出那些問題的答案。

王位繼承人

本專題完整的探討了「王位繼承人」的問題。透過大量觀察、分析、統整與邏輯歸納法則,我們得出一個十分簡潔明白的結論,即任意N 個王子,在報X 留Y(X,Y 任意指定)的王位繼承規則下,應該站在哪個位置才能成為王位繼承人。在我們的研究中,針對「王位繼承人」的位置預測,將所有狀況歸納成2 大系統,4種條件,推導出L 值公式4 項,S 值公式2 項,這個結論涵蓋了所有不同N,X,Y 值下的各種情況,並且所得公式簡單易懂,能得到這樣的研究結果,實在令人興奮。

方塊地板嵌合形式及任意三角形數量計數相關公式之追求與創新

從校外教學及學校、家庭生活環境所常見的地磚、建築物內外牆的馬賽克,正看為排列整齊的「正方格」 ,及「砌方格」等兩種形式,正方格裡頭斜眼一看則有「鼎方格」第三種形式,而正方格與鼎方格又可層層外切一個正方形 、,如何應用公式計算,很值得我們研究與探討。 四年級上過的數學第八冊-毫米與三角形,以及五年級下冊縮圖方格紙的應用,同學們在平面紙上「亂點鴛鴦譜」,隨意將兩點聯成一條直線,三條直線連成一個三角形的遊戲中,看誰畫的三角形最多,了解點、線、面彼此之間的關係。進一步探索鼎方格「連體嬰分割」公式和「亂點鴛鴦譜」的公式有何相關之處?體會「發現與創新」公式的奧秘和興趣!啟迪潛能、培養敏銳觀察與判斷、推理的能力。

N等分三角形面積研究

在國一時,楊維哲教授出了一張中區數理資優生數學競試題,其中有一題─給一個三角形 ABC,(甲)假定P是線段上點,求作一直線,經過P點且平分這三角形。(乙)假定P是延長線上的一點,考慮同樣的問題。記得當時僅能作出假設P是中點,就能二等分△ABC,其餘均無法解答。至目前學了幾何,所學漸多,乃聯合同學有心突破此題。

棋盤上的數學

一、Mn×n (s):在n×n正方形棋盤中,排列s顆棋子在方格內,每一方格最多只能排1子,棋子的配置須滿足兩個條件:(一)無任意4子可形成矩形框的4個頂點(此矩形框需與棋盤邊平行)(二)在無棋子的方格中,無法再加入棋子二、Vn×n×n(a1,……,an):在n×n×n的正方體棋盤中,每層的棋子個數分別為a1,……,an,S=a1+…+an,棋子的配置須滿足兩個條件:(一)無任意8子可形成長方體的8個頂點(此長方體邊需與立體棋盤邊平行)(二)在無棋子的方格中無法在加入棋子本研究在Mn×n (s)與Vn×n×n(a1,……,an),,S=a1+…+an中探討s的最小值、最大值及變化情形,並分析其配置方法。之後推廣至長方形Mn×n(s)及長方體Vn×m×k(a1,……,ak) ,S=a1+…+ak。最後根據研究結果設計一個「避開矩形框棋」,並分析出致勝的策略。