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數學科

紙排輪–紙張切割最佳模式探討

一張全開的紙(1090mm*787mm)最多可以切成幾張A4(297mm*210mm),切了老半天我們只能切出10張,沒想到印刷廠老闆輕輕鬆鬆就可以畫出11張的切割圖,簡直太帥了,這不禁讓我們想到,若換了紙張或換了單位紙張又能切出多少塊呢?難道我們得不斷地畫不斷地排才能找出答案嗎?或許這些長寬之間是有關係的,因此我們就針對這個紙張切割問題去嘗試進行研究。研究中除了探索市面上紙張規格(菊版與四六版)與切割k數及影印紙的關係外,針對一張紙要如何才能切出最多塊單位紙張之問題,我們發現除了大小長寬有倍數關係的組合能完全切割外,其餘的並非能順利完切,在嘗試了數百組的數據進行紙上切割後,我們找到了能夠完切或接近完切的方法(或拼法),利用十字交乘法及搭配旋轉排法即可順利推得所能切出的最大數量,另外,我們再延伸利用此研究成果,設計了16套遊戲拼盤組,讓班上同學挑戰之。

單淘汰賽程與網路投票之預測分析

以相對實力的概念計算第n節點的對手Xn之實力,藉此評估對手Xn對自己的威脅程度;以函數b0判斷旁子樹選手實力升降對己身造成的優勢或威脅;由勝率一般式Pn(Q1)計算各選手晉升至第n節點的勝率;定義實力發揮度Fn(Qi,Aj)用於計算選手Qi於賽程表Aj中的實力發揮度;定義賽程表現率Sn(Qi,Aj)評估賽程Aj對選手Qi勝率的影響;分別以選手重實力、最新組重實力、累乘組重實力預測各賽程將晉級的選手;檢驗模型計算之勝率是否得以預測實際冠軍。

正整係數線齊次遞迴數列中的完全數列

本文主要就完全數列中的布朗準則(Brown's Critertion)、亨斯貝爾格(Honsberger)推理來探討正數係數線性齊次遞歸數列,得出是完全數列的有兩種類型:例如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + 2an的數列、及型如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + an,的k階廣義斐波納契數列;在適當選取初始條件,可使此數列為完全數列。且其初始條件的前k項最大值分別為1,2,4,8,…,2k-1 。 除了等比數列﹛1,2,4,8.16,…﹜的子序列和可唯一替代所有正整數外;本文同時建構廣義k階斐波納契數列的初始條件,使其任一正整數可以唯一表示成相異且無k個相鄰的廣義k階斐波納契數和來替代。

整體與倍角

數論與幾何最迷人的地方就是找尋具有某些特定性質的整數邊二角形,譬如說直角三角形的所有整數邊三角形是 其中 u , v 滿足( u , v )= l ,且一奇一偶的整數。 然後,另個有趣的課題是面積為整數的 Heron 三角形 但這是個非常困難的問題。 今天,我想要探討一個類似於上面,但簡單的問題,也就是其中一個內角,是另一內角的 n 倍的所有整數邊三角形,這個問題是我們從 87 年度台灣省第二區數學科能力競賽的第二試的問題二

釘板上的正方形

幾個月前,我無意間翻開哥哥去年參加學校算術奧林匹克競賽初賽的試題,其中有一題是有關正方形的算法。它是在木板上釘了 32 個釘子,木板上的每一個小格子都是大小一樣的正方形。然後用橡皮筋在這些釘子上套出正方形(如下圖)。問總共可套出多少個正方形?結果解答是 38 個,可是我卻畫超過 38 個,經詢問老師而且看過解答的說明後,它是一些用座標表示方程式的解,看也看不懂。於是就開始我這趟「釘板上的正方形」之旅了。

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。

費馬點的研究與應用

未來21世紀高雄將跟上首都台北的腳步--興建捷運系統,將海都高雄完全發展成最先進的都會區。高雄捷運跟台北不一樣,採地下化建築,其中紅線與橘線基本路網已經規劃好,聽爸爸說,不管是哪一路線都需建捷運主機廠,主機廠對於捷運相當於心臟對於人類,於是便想:是否能找到一個位置到各捷運站的距離和為最小,以方便控制?又從文獻上得知在三角形中有一點到三頂點距離和為最小,稱為"費馬點",於是即以此為出發點,對費馬點的性質來進行一系列的探討與研究。

不可思議的數學─一位相學基本概念的探討

國立自然科學博物館,是我們假日常去的地方。科學中心四樓右方「位相學」展示臺有九套鐵環和繩索的設置,每一套都令我們百思莫解,於是邀集六位志同道合的好友,了解中高年級破解情形。我們設計問卷,實施調查,統計結果後發現:九套都不會解的比率高達41%,所有同學都沒有發現規則性,但有82%以上的同學有研究興趣。因此我們立下決心。聯手研究破解及恢復方法,進而探討「位相學」。

Wiener 數,再現江湖(二)

這件作品是經歷兩年的努力所得,第一年我們著重在多種柱形、多面體及化學中的鏈狀圖形之 Wiener 數計算,第二年我們將原有的圖形再做增廣,並發展 Johnson 多面體和蜘蛛網圖形,總共有八大類,約 80 多個圖形的 Wiener 數計算。而計算方法:則多以「步數法」及「遞迴法」來計算,中間並常以數學歸納法證明。

多邊形的旋心之推廣與應用

文獻上,要尋找任意多邊形的內接母子相似圖形,尚未有好的辦法可解決此問題,本研究藉由多邊形的旋轉與伸縮觀念產生相似形的定理,發展出「內接母子相似作圖」的好方法,即利用本研究命名的「旋心」,透過旋轉可輕易得到過邊上一點、形內一點作出內接母子相似圖形。並研究出「旋心」的相關性質,利用此相關性質,我們得到特殊四邊形,何者圖形必無內接母子相似?何者圖形在什麼條件下,才會有內接母子相似?