全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

數學科

聞「數」起舞

笛卡爾結合幾何與代數,讓我們了解直角座標的美,體認代數與幾何有著密不可分的關係,因此本研究中結合數列和平面圖形-正方形、六邊形、三角形,按著左轉或右轉的規則行走舞動的軌跡,交織出多種複雜卻具有規律的有趣圖形。我們利用方格紙及GSP軟體繪製出這有的像風車、有的像烏龜的圖形並進行歸納、推測與證明。研究結果顯示:轉彎時的角度和方向是影響圖形的變化最關鍵的因素;利用外角和與對稱等相關性質可證明舞步圖形是封閉圖形與否。舞步數列的循環次數與舞步軌跡所圍成的面積、周長、重疊線段的長度在研究中也都可得出個別之通式。

魔數、魔術

開學後,第一次上數學課的時候,老師做了九九乘法的測驗,竟然還有很多同學並不熟練,其中錯誤最多的是 6 、 7 、 8 的乘法,反而 9 的乘法錯誤的人較少,必定有它的原因。於是我們就去請教老師,老師也發現這是數學上相當有趣的問題,因此在老師的指導下,我們利用寒假繼續研究這個問題,終於發現下列幾點特性。

談整數分組問題

我們的主題是「已知有1k、2k…mk(m?N且k?N),將這些數分成n 組,使每組的數字皆有 m /n 個,而且每組的數字和皆相等,試問應如何分法?」,研究重點放在k、n、 m之間的關係,希望對於1k、2k…mk來說,我們能很快求得到一組分法解。

恰恰好的數字遊戲

有一天數學老師在黑板上寫著1,2,3,4,5,6,7,8,9的數字,問我們,這些樹中那三個數字乘起來等於252?結果我們所做的答案有好幾個?我們在好奇之下,想如果能提出一些正整數,不管您用什麼方法來做加、減、乘、除四澤的計算恰恰好,這是多麼有趣啊!於是我們要求老師輔導我們,開始做我們的研究。

出『棋』致勝

正如大家所知:「鴿子棋」又稱「對頂棋」,是一種規則簡單,清晰易懂的遊戲,其玩法複雜且富挑戰性,便想要將其致勝的方法完全找出,可是過程中在網路上發現名為鴿子棋的遊戲可以直接在線上與電腦比賽,由此可見其致勝的方法一定被研究出來了,於是想到改變遊戲規則-最多走3 步來研究,發現找到的一些致勝點在鴿子棋規則下是不適用的,且在網站中並未發現有類似的遊戲,也就是說這算是新的遊戲。經歸納後發現:設「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤m×n 的間隔,若a1, a2 , a3 ,…,an 中有大於3 的數字,先將其減去4 的倍數,得到新數據「b1, b2 , b3 ,…,br」,其中1≦b1, b2 , b3 ,…,br≦3,而當r為偶數時,若「間隔」可拆成x組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組mxn棋盤的致勝點;當r為奇數時,若若「間隔」可拆成1組棋盤8x3及y組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤mxn的致勝點。另外,我們也歸納出快速檢驗致勝點的方法:若有一組間隔,其\r 中有數字大於或等於4,則先將該數字減去4 的倍數後,而能將該組數據拆成若干組「1,1」、「2,2」、「3,3」或「1,2,3」的組合,而沒有剩下任何數字時,則此數據即為致勝\r 點。還有,在整個研究中我們也探討其致勝的規律、原因及致勝移子的技巧等相關性質;雙方棋子在「布局」及「對弈」的過程式相當複雜及有趣的,若能利用本研究結果,不但方法容易、步驟簡便、且不易出錯,更能達到省時間與高效率!使我們充分體會「從遊戲中學數學」的樂趣。

現在幾「點」了—探討多角數、多面體數之通式

本作品主要是探討多角數(或多邊形數)的一般式及關係式,並將其從平面推廣至立體。在本作品中,本組先以幾何的方式依序定義了三角數、四角數以及五角數並分別介紹了它們的一般式;接著,本組定義了k角數(k=3,4,5,...)並求得第n個k角數的一般式;然後,透過觀察四種k角數(k=3,4,5,...)的數列,我們得到並證明了一些有趣的關係式,如:連續兩項三角數的和為一個四角數等;而這些關係式除了可以透過k角數的一般式獲得驗證(即代數證明),我們也提供了幾何證明。最後,本組將平面上的 角數以不同的方式推廣至立體的多面體數,即第一型多面體數、第二型多面體數及多角錐數,並分別求得它們的一般式及相關性質,這個過程也讓本組意外地接觸了「正多面體」及「錐體」。

應用橢圓曲線在中文加解密之使用探討

在此次的科展中,我們將利用高中數論所學的同餘運算,來進行加解密計算。並利用橢圓曲線逆運算不易的幾何特點[4][5],來確保明文加密後的安全理論並設計出結合中文加密模式。我們研究結果如下:一. 公式分析:我們先引用橢圓曲線的加解密運算式分析出它的數學原理,進而推算出其關係式以進行電腦演算。二. 演算法內容分析:由公式分析出的結果,我們開始為每一個中文明文進行編碼,並歸納出其關係式來推論出可用的加密點。三. 由橢圓曲線上的可加密點來進行中文注音及標點符號的編碼,並以馬致遠的「天淨沙」來實作出我們模擬的成果。

「隔」格不入─阻隔集最小值之性質研究

本篇研究中考慮在m×n棋盤中放置若干阻隔點,使得給定的圖形A經任意旋轉翻轉並放入棋盤中,皆會碰到阻隔點,這些阻隔點所形成的集合稱之為「阻隔集」。我們的目標是先有根據地推測阻隔點的排列方式,再證明我們的推測是正確的,以求出阻隔集的最小值。 相關參考資料大多利用窮舉法猜測答案,故此份研究報告首先釐清原題並補充參考資料的不足,即考慮以下三種二維平面圖形A:Sr(表r×r的正方形)、Pr(表1×r 的長方形)和Lr(表Pr末端旁接上一個方格的圖形),求出b(m, n, A)之值並證明。最後將原題的平面概念延伸至三維空間m×n×l長方體),研究圖形S'r(表r×r×r的正方體)、P'r(表兩邊為1、一邊為r的長方體)和L'r(表P'r末端旁接上一個方塊的圖形),求出b(m, n, l, A)之值並證明。

瘋不瘋?非常瘋!

本作品主要是從「立即瘋」遊戲的解題過程,突發奇想,試著設計全新的「立即瘋」遊戲。「立即瘋」原設計的木頭材料不容易處理,沒有拓展空間,所以「瘋不瘋?非常瘋!」改以智慧片取代。暸解原設計的解題後,自行以正八面體設計不同顏色變化和位置,加以比對、分析和檢驗。本作品主要結果如下:一、以電腦輔助有調理且有效率的解決原設計的「立即瘋」遊戲。二、重新設計不同顏色的新「立即瘋」遊戲,並確認只有唯一解。三、設計正八面體的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲,並確認只有唯一解。我應用了「顏色表格化分析」、「特殊排列組合設計」和「Excel函數分析」,有效及有效率的解決原「立即瘋」問題,並重新設計創造出全新的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲。

矩形中分割方形

在某一期牛頓雜誌上有一道將矩形分割後再組成正方形的問題。它的解法深深吸引我們,於是著手研究有關矩形與正方形之間切割的問題。我們發現,其中以“矩形中分割方形”最為有趣,亦深富價值,這也就是本文所要探討的主題。